[发明专利]一种基于FastICA的小电流接地系统的单相接地故障的选线方法

权利要求书

1.一种基于FastICA的小电流接地系统的单相接地故障的选线方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对小电流接地系统设置m个观测通道；m为观测通道个数；

(2)通过观测通道采集各条线路的零序电流观测值；设零序电流观测值为X_ij,其中，i为线路编号，i∈(1，n)，n为线路总数；j为观测通道编号，j∈(1，m)，m为观测通道个数；

(3)对第i条线路的零序电流观测值X_ij进行FastICA分解，得出估计信号Y的各个分量Y_ij；

(4)利用下列公式对第i条线路的估计信号Y的各个分量Y_ij进行计算，得出故障时刻第i条线路估计信号Y的各个分量Y_ij对应的信号能量E_ij；

其中，t₀为积分开始的时刻；

(5)对各条线路估计信号Y的各个分量Y_ij对应的信号能量E_ij进行求和，得出各条线路的信号能量和E_i；

(6)比较各条线路的信号能量和E_i，找到其中的最大者Max{E_i}，对应的线路i即为故障线路，从而实现选线。

2.根据权利要求1所述的一种基于FastICA的小电流接地系统的单相接地故障的选线方法，其特征在于：所述FastICA分解的步骤如下：

(1)在发生接地故障时，设n个统计独立的盲源电流信号S即{s_i}经过一个线性瞬时混合矩阵A得到电流观测信号X，即：

X＝AS ②

其中，n为线路总数，S为盲源电流信号，A为信道传输矩阵，X为电流观测信号；

(2)根据电流观测信号X估算信道传输矩阵A的逆矩阵来恢复盲源电流信号S，设信道传输矩阵A的逆矩阵为W，盲源电流信号S的估计信号为Y，则：

W≈A^-1 ③

Y＝WX ④

其中，W为信号分离矩阵；

(3)得出分离矩阵W：

1)确定目标函数：以最大化负熵为目标函数：

其中，k_i是正常数；y是具有零均值和单位方差的输出变量；v为一个具有零均值和单位方差的高斯随机变量；G是一个非平方的非线性函数；

2)经牛顿法求解目标函数J(y)的最优解即得迭代公式：

其中，g为G的导数；g’为g的一阶导数；w为分离矩阵W的行向量；

3)对w_n的归一化处理：

4)根据式⑥重复进行迭代，逐一分离出W的各个分量，即得分离矩阵W；

(4)根据式④得出估计信号Y。

3.根据权利要求1所述的一种基于FastICA的小电流接地系统的单相接地故障的选线方法，其特征在于：判断得出的的盲源电流信号S的估计信号Y是否正确的方法包括以下步骤：

(1)当得出盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间存在重复，则说明m＞n；则适当减小m重复进行测试，直至y₁、y₂、…、y_m之间不存在重复；m为观测通道个数；n为线路总数；

(2)当得出盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间不存在重复，则说明m≤n；则适当增大m值重复进行测试，若盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间存在重复，则按照步骤(1)执行；若盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间不存在重复，则按照步骤(2)执行；

(3)重复进行以上步骤直至当m＝m₀时，m₀为正整数，盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间不存在重复；当m＝m₀+1时，盲源电流信号S的估计信号Y的向量y₁、y₂、…、y_m之间存在重复；则m＝n＝m₀；m₀表示观测通道的个数为m₀个；

(4)当确认n＝m₀后，利用FastICA对电流观测信号进行分解得出对应的分离矩阵W，即可得出正确的盲源电流信号S的估计信号Y。