[发明专利]一种基于小波变换和CNN的配电网故障定位方法

权利要求书

1.一种基于小波变换和CNN的配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤S1：利用电力仿真软件搭建故障模型，通过设置不同的故障类型、故障距离、电压幅值、功角，获取大量故障电流数据，并分为训练数据和测试数据；

步骤S2：对故障电流进行预处理及多尺度分析，分别得到第二尺度及以上尺度下的模极大值对应的时刻，形成模极大值折线图；对折线图根据故障距离和行波波速确定标签，形成训练集和测试集；

步骤S3：根据图片数据特点，确定CNN的网络结构和卷积核的大小，利用训练集进行训练，画出迭代过程中价值函数变化曲线，对网络结构及超参数进行调整，再次训练，重复以上过程，确定最优CNN；

步骤S4：利用测试集检测CNN泛化能力，若错误率为5％以下，则泛化能力强，说明选取的网络结构及参数优化较好；若错误率大于5％，则需要重复步骤S1至步骤S3；

步骤S5：获取故障线路两端故障相电流，对故障相电流预处理，执行步骤S2，得到CNN的输入，得到线路首端输入为in_m，末端输入in_n；

步骤S6：将输入in_m和in_n分别给CNN，根据CNN的输出对应确定行波波头到达线路首末端时刻t_m和t_n；

步骤S7：采用B型行波法测距，根据公式计算出故障点距离线路首端距离l，其中L为线路总长，为行波波速，由线路分布参数确定，L₁为线路正序电感，H/km，C₁为线路正序电容，F/km。

2.根据权利要求1所述的基于小波变换和CNN的配电网故障定位方法，其特征在于，所述的步骤S2中，标签的具体确定方法如下：

S21：根据线路参数求出行波波速v；

S22：已知故障点距线路端点距离为l_m，则故障发生后行波波头到达线路端点所需时间为

S23：仿真模型中已知故障发生时刻为t_f，则行波波头到达时刻为t_m＝t_f+Vt，Vt为故障发生后行波波头到达线路端点所需要的时间；

S24：以1μs为单位，计算t_m偏离小波变换第二尺度模极大值时刻多少单位，即n取整数，|n|≤5；

S25：CNN采用softmax分类，设置独立分类数量以及对应的输出个数数量，每个独立分类数量对应一个索引号，对应的输出置为1，其余输出为0，形成一个标签以对CNN进行训练，在训练完成的CNN中，将输出最大的置为1，其余为0。

3.根据权利要求1所述的基于小波变换和CNN的配电网故障定位方法，其特征在于，所述的步骤S6中，由CNN输出的结果转化为时标的计算方法为t＝t⁽²⁾+n，t(²)为小波变换第二尺度的模极大值时刻，n的定义为：以1μs为单位，t偏离小波变换第二尺度模极大值时刻t⁽²⁾多少单位，n为整数。