[发明专利]一种基于VMD能量相对熵的线路故障选线方法

权利要求书

1.一种基于VMD能量相对熵的线路故障选线方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过判断系统的暂态零序电压是否大于额定电压的20％这一条件来确定是否发生了单相接地故障，如果超过则发生了单相接地故障，从而启动故障的选线流程；

步骤2，分别采集故障时各条线路一个周期的暂态零序电流信号f(t)；

步骤3，运用VMD算法对各条线路的暂态零序电流信号f(t)进行自适应地分解，得到预设尺度数K个IMF分量u_k(t)，分别求取各个IMF分量所对应的能量值进行叠加得到各条线路的能量；

步骤4，分别计算不同尺度下各条线路的VMD能量相对熵M_i，然后进行叠加求和得到各条线路最终的总VMD能量相对熵；

步骤5，选择出各条线路中总VMD能量相对熵最大的3条线路L_a，L_b和L_c，其对应的总VMD能量相对熵分别为M_a，M_b和M_c，假设满足M_a>M_b+M_c，则故障线路为L_a，否则判断为母线故障。

2.根据权利要求1所述的一种基于VMD能量相对熵的线路故障选线方法，其特征在于，步骤3中，所述VMD算法流程如下：

步骤S1：变分问题的构造：

假设将输入的线路单相接地故障暂态电流信号f(t)分解为K个IMF分量u_k(t)，且满足K个IMF分量的宽带之和最小和K个IMF分量之和等于f(t)，其带有约束条件的变分模型如下式(1)所示：

式中，{u_k}＝u₁,u₂,…,u_k为分解出来的各IMF分量，{ω_k}＝{ω₁，ω₂，…ω_K}为各个IMF分量的中心频率，δ(t)为单位脉冲函数，θ_t是该函数在时间t上的偏导数，j表示虚数单位，*是卷积符号；

步骤S2：变分问题的求解：

变分模型式(1)最优解的求解步骤如下：

步骤S2.1，引入拉格朗日二次惩罚因子α和拉格朗日乘法算子λ，将式(1)转化为扩展拉格朗日函数式(2)的无约束条件变分模型：

步骤S2.2，通过交替方向乘子算法来更新λⁿ⁺¹，求取拉格朗日表达式的“鞍点”即变分模型最优解；各个模态分量的更新表达式如式(3)所示：

式(3)中，k∈{1，K}，∑_iu_i(t)＝∑_i≠ku_i(t)ⁿ⁺¹；

步骤S2.3，将式(3)经傅里叶变换得到其在频域的表达式：

步骤S2.4，按同样方法得到各个IMF的中心频率和拉格朗日乘法算子λ在频域的更新表达式如式(5)和式(6)：

式(6)中，τ为噪声容限参数；

步骤S2.5，令上述公式中的初始化值n均为0，设定合适的正整数K值；并根据公式(4)～(6)不断更新u_k、ω_k、λ的值，直到满足式(7)中的收敛条件则停止迭代，否则继续进行迭代；