[发明专利]一种基于Hankel矩阵奇异值分解的配电网故障指示方法

权利要求书

1.一种基于Hankel矩阵奇异值分解的配电网故障指示方法，其特征在于：方法步骤如下：

步骤一：在辐射型配电网中安装故障指示器，使得故障指示器在配电线路沿线装设，当电力系统正常运行时，指示器不动，对外显示为白色；

步骤二：故障指示器安装完成后，将站房开关柜处电流互感器采集ABC三相的电流信号传输至配电网故障指示器，分别构成信号序列；

步骤三：将上述信号序列按照规则构成Hankel矩阵；

步骤四：对Hankel矩阵进行奇异值分解，得到分量信号；

步骤五：确定配电网正常分行运行时重元素的最大数值，设点判断故障发生时的门槛值；

步骤六：使用滚动法对每相电流进行检测，当电流信号的细节分量中某元素数值的最大值大于门槛值时，即判定发生故障；

步骤七：配电网发生故障，故障指示器亮红牌。

2.根据权利要求1所述的一种基于Hankel矩阵奇异值分解的配电网故障指示方法，其特征在于：假设采集A相电流，信号序列为i＝[i₁,i₂,…i_i,…i_N]，i_i中下标i表示第i个采样值，i_N中N表示采样点个数，将上述信号序列按照规则构造成Hankel矩阵，构造Hankel矩阵形式如下：

I∈R^m×n,m+n＝N+1

对矩阵I进行奇异值分解，得到结果如下：

I＝UΛV^T    (2)

其中：正交矩阵U＝[u₁,u₂,...,u_m]∈R^m×m，正交矩阵V＝[v₁,v₂,...,v_n]∈R^n×n，矩阵Λ∈R^m×n，由奇异值组成，σ_i(i＝1,2,…,q)称为矩阵I的奇异值，q＝min(m,n)，且有：σ₁≥σ₂≥···≥σ_q＞0，当m≤n时，Λ＝[diag(σ₁,σ₂,...,σ_q),O]，O∈R^m×(n-m)；当m＞n时，Λ＝[diag(σ₁,σ₂,...,σ_q),O]^T，O∈R^(m-n)×n，diag表示对角矩阵，O代表零矩阵，

由此可将矩阵I表示为：

其中，u_i(i＝1,2,…,q)为矩阵U的第i个列向量，u_i∈R^m×1；v_i(i＝1,2,…,q)为矩阵V的第i个列向量，v_i∈R^n×1；I_i∈R^m×n为I的分量矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种基于Hankel矩阵奇异值分解的配电网故障指示方法，其特征在于：分量矩阵I_i表示为：

A_i,1表示第一个行向量,B_i,n表示最后一个列向量，将分量矩阵I_i的第一个行向量A_i,1和最后一个列向量B_i,n的转置首尾相接，就可以得到原始电流信号数列I的分量信号C_i，写成向量形式为：将原始信号序列分解为多个分量信号C_i后，得到信号细节分量C₃，C₃各元素的最大数值对应时刻为原始信号一阶导数的突变点，且电力系统中的交流电流为正弦函数，发生故障时信号本身连续但一阶导数会突变，因此使用C₃判断故障时刻，通过配电网正常运行时C₃中元素的最大数值C_3max设定判断故障发生时的门槛值C_T。

4.根据权利要求1所述的一种基于Hankel矩阵奇异值分解的配电网故障指示方法，其特征在于：采用滚动法对每相电流进行检测，在故障指示器内部使用数据寄存器存放最新采集的两个周波内的电流瞬时值，每采集并更新一次寄存器内数据，就进行一次故障时刻检测，当电流信号的细节分量C₃中某元素数值的最大值大于门槛值C_T时，即判定发生故障，此时故障指示器便动作，故障标志红牌便出现，提醒工作人员发生了故障。