[发明专利]基于支持向量机的特高压直流输电线路边界元件构成方法

摘要

本发明是一种基于支持向量机的特高压直流输电线路边界元件构成方法。当直流线路发生故障后，根据线路保护安装处测得的两极直流电压、直流电流，求出正负极线极波电压。取故障后故障极采样序列长度为200的离散极波电压信号进行S变换，变换结果为一个101×200的时频复矩阵，对此复矩阵中的各个元素求模。根据所得到的S变换模矩阵，计算得到前20个频率所对应的能量值贴上标签值，作为特征量输入SVM进行训练。根据SVM的训练结果，区分区内、区外故障。大量仿真结果表明，本发明效果良好。

主权项

一种基于支持向量机的特高压直流输电线路边界元件构成方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)当直流线路发生故障后，启动元件立即启动，根据保护安装处测得的正负两极的直流电压、直流电流，求出正极线极波电压P1(k)，负极线极波电压P2(k)分别为：P1(k)＝Zp×i1(k)‑u1(k)    (1)P2(k)＝Zp×i2(k)‑u2(k)    (2)式中，u1(k)为正极直流电压，i1(k)为正极直流电流，u2(k)为负极直流电压，i2(k)为负极直流电流，k＝1、2、3....N，N为采样序列长度，Zp为直流输电线路极波阻抗；(2)对故障极的极波电压进行S变换，其采样频率f为100kHz，采样序列长度N为200，经S变换得到101×200的复矩阵： X [ n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] e - j 2 πkn / N - - - ( 3 ) S [ m , n ] = Σ k = 0 N - 1 X [ n + k ] e - 2 π 2 k 2 / n 2 e j 2 πkm / N , n ≠ 0 - - - ( 4 ) S [ m , n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] , n = 0 - - - ( 5 ) 式中：x[k]为采集到的N个离散的极波信号点，k＝0、1、1....N‑1，N为采样序列长度，X[n]为x[k]的傅里叶变换，S[m，n]为n+1行m列的复时频矩阵，其行向量表示信号在某一频率的时域分布，其列向量表示信号在某一时刻的幅频特性；(3)将变换后得到的复时频矩阵中各个元素求模，得到S变换模矩阵，在模矩阵的基础上，计算前20个频率下的能量值： E ( i ) = Σ n = i , m = 1 m = N | S [ m , n ] | | i = 0,1,2 , . . . , 19 - - - ( 6 ) 式中：|S[m，n]|为将S矩阵中的各个元素求模后得到的模矩阵，E(i)为特定频率下的能量值，m＝1、2、3....N，N为时间窗长度；(4)将得到的20个能量作为一个数组贴上相应标签值，区内故障为k＝1；区外故障为k＝0，作为一个特征样本输入SVM进行训练，经过一定数量的特征样本训练后就可得到训练模型，即形成分类“最优超平面”，最后根据训练模型就可对未知的特征量进行分类判断，从而达到识别区内外故障的目标。