[发明专利]基于解析图求解与SVM的小电流接地系统故障选线方法

权利要求书

1.一种基于解析图求解与SVM的小电流接地系统故障选线方法，其特征在于，故障发生瞬间，判断故障初相角是否属于[90°，270°)，若故障初相角属于[90°，270°)，应用EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition，集合经验模态分解)对各分支线路故障时刻起1/6工频周期的暂态零序电流进行分解，通过相关系数获得零序特征电流，并对其进行Hilbert变换；然后，选取特征解析点，并分别求取虚相位特征角并构造虚相位特征角向量；最后，利用虚相位特征角向量训练SVM₁(Support Vector Machine，支持向量机)分类器，输入测试集，输出选线结果。若初相角不属于[90°，270°)，则利用同样的方法求得在该故障初相角范围内的虚相位特征角向量并训练SVM₂分类器，输入测试集，输出选线结果。

2.根据权利要求1所述的基于解析图求解与SVM的小电流接地系统故障选线方法，该方法具体步骤如下：

步骤1当小电流接地系统发生单相接地故障时，故障选线装置立即启动，判断故障初相角δ是否属于[90°，270°)，若此时的故障初相角δ属于[90°，270°)，则进行以下步骤：

步骤①采用100KHz的采样频率记录故障时刻起1/6工频周期内各条分支线路暂态零序电流(k为分支线路的编号，k=1，2，...，q；n为采样点，n=1，2，...，N)

步骤②将采集到的1/6工频周期内第k条分支线路暂态零序电流进行EEMD分解，得到IMF分量h为IMF分量的编号，h=1，2，...U，U为分解得到的IMF分量组数。

步骤③遴选零序特征电流求取与原始暂态零序电流的相关系数利用相关系数最大的2组IMF分量和进行重构得到

求取相关系数的计算式如下：

αkh(1)=Σn=1N(ckh(1)(n)-c‾kh(1))(xk(1)(n)-x‾k(1))Σn=1N(ckh(1)(n)-c‾kh(1))Σn=1N(xk(1)(n)-x‾k(1))]]>

其中，为第k条暂态零序电流的平均值，为经EEMD分解后得到的第h组IMF分量的平均值。

零序特征电流的计算式如下：

ik(1)(n)=ckhmax1(1)(n)+ckhmax2(1)(n)]]>

步骤④对零序特征电流进行Hilbert变换，得到变换后的电流进而计算零序解析电流获取解析点

零序解析电流的计算过程如下：

ikH(1)(n)=1π∫-∞+∞ik(1)(τ)n-τdτ]]>

zk(1)(n)=ik(1)(n)+jikH(1)(n)]]>

步骤⑤对Hilbert变换后的电流作一阶差分，选出差分绝对值最大且零序特征电流最小的解析点，也即特征解析点

对作一阶差分计算式如下：

d(1)(n)=ikH(1)(n)-ikH(1)(n+1)]]>

步骤⑥计算虚相位特征角构建虚相位特征角向量θ⁽¹⁾：求取各特征解析点所对应的虚相位特征角也即与解析原点G(p，0)构成的虚相位角φ_k，所求得的组成

虚相位特征角的计算式如下：

θk(1)=arctanikHt(1)(n)|p-ikt(1)(n)|]]>

步骤⑦训练SVM₁分类器：在故障初相角δ∈[90°，270°)的范围内，改变δ和接地电阻R的数值，求得C组虚相位特征角向量θ^(1），取L(L＜C)组θ⁽¹⁾训练SVM₁分类器。训练过程中，将输出结果k设定为分支线路k故障，将输出结果0设定为母线故障。

步骤⑧利用步骤⑦中剩余的C-L组虚相位特征角向量θ⁽¹⁾作为测试集，输入SVM₁分类器中，当输出结果为k时，判定为分支线路k故障，当输出结果为0时，则判定母线故障。

步骤2若故障初相角δ不属于[90°，270°)，则进行以下步骤：

步骤I采用100KHz的采样频率记录故障时刻起1/6工频周期内各条分支线路暂态零序电流

步骤II将采集到的1/6工频周期内第k条分支线路暂态零序电流进行EEMD分解，得到IMF分量

步骤III遴选零序特征电流求取与原始暂态零序电流的相关系数利用相关系数最大与次大的2组IMF分量和进行重构得到

求取相关系数的计算式如下：

αkh(2)=Σn=1N(ckh(2)(n)-c‾kh(2))(xk(2)(n)-x‾k(2))Σn=1N(ckh(2)(n)-c‾kh(2))Σn=1N(xk(2)(n)-x‾k(2))]]>

其中，为第k条暂态零序电流的平均值，经EEMD分解后得到的第h组IMF分量的平均值。

零序特征电流的计算式如下：

ik(2)(n)=ckhmax1(2)(n)+ckhmax2(2)(n)]]>

步骤IV对零序特征电流进行Hilbert变换，得到变换后的电流进而计算零序解析电流获取解析点

零序解析电流的计算过程如下：

ikH(2)(n)=1π∫-∞+∞ik(2)(τ)n-τdτ]]>

zk(2)(n)=ik(2)(n)+jikH(2)(n)]]>

步骤V对Hilbert变换后的电流作一阶差分，选出差分绝对值最大且零序特征电流最小的解析点，也即特征解析点

对作一阶差分计算式如下：

d(2)(n)=ikH(2)(n)-ikH(2)(n+1)]]>

步骤VI计算虚相位特征角构建虚相位特征角向量θ⁽²⁾：求取各特征解析点所对应的虚相位特征角也即与解析原点G(p，0)构成的虚相位角，所求得的组成

虚相位特征角计算式如下：

θk(2)=arctanikHt(2)(n)|p-ikt(2)(n)|]]>

步骤VII训练SVM₂分类器：在故障初相角δ∈[0°，90°)∪[270°，360°]的范围内，改变δ和接地电阻R的数值，求得C组虚相位特征角向量θ⁽²⁾，取L(L＜C)组θ⁽²⁾训练SVM₂分类器；训练过程中，将输出结果k设定为分支线路k故障，将输出结果0设定为母线故障。

步骤VIII利用步骤VII中剩余的C-L组虚相位特征角向量θ⁽²⁾作为测试集，输入SVM₂分类器中，当输出结果为k时，判定为分支线路k故障，当输出结果为0时，则判定母线故障。

3.根据权利要求2所述的基于解析图求解与SVM的小电流接地系统故障选线方法，其特征在于，所述步骤1之前，还需进行如下步骤：

步骤a：判断小电流接地系统的零序电压U₀(t)是否大于母线额定电压U_n的0.15倍，当U₀(t)＞0.15U_n时，则执行步骤b；当U₀(t)≤0.15U_n时，则返回步骤α。

步骤b：判断电压互感器是否断线：当电压互感器发生断线时，则发出电压互感器断线警告信息；当电压互感器没有发生断线时，则执行步骤c。

步骤c：判断消弧线圈是否发生串联谐振：当发生串联谐振时，则调节消弧线圈远离谐振点以防止其发生串联谐振；当消弧线圈没有发生串联谐振时，则判定小电流接地系统发生单相接地故障。