申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2022-06-27

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115327289B

主分类号：G01R31/08

分类号：G01R31/08;G06F17/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.11.29#实质审查的生效;2022.11.11#公开

摘要：本发明公开了一种基于重构过完备表示的稀疏信号配电网故障定位方法，包括：1根据故障等效在故障区段两端注入电流的特点，建立稀疏的虚拟注入电流模型，将故障定位问题转化为虚拟注入电流向量的重构问题；2为了降低重构虚拟注入电流向量精度的要求，提出过完备表示的重构模型，通过插入高密度的虚拟节点逼近故障点；3为了降低过完备表示重构模型的计算量，提出二阶段重构策略，第一阶段重构未过完备表示的模型，并根据重构结果建立过完备表示的虚拟注入电流向量；第二阶段重构过完备表示的虚拟注入电流向量，并根据重构结果中最大值所对应的位置估计故障区段和故障位置。本发明可有效降低对稀疏重构算法的要求并提高故障定位精度。

主权项：1.基于重构过完备表示的稀疏信号配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据故障等效在故障区段两端注入电流的特点，建立稀疏的虚拟注入电流模型，将故障定位问题转化为虚拟注入电流向量的重构问题；2为了降低重构虚拟注入电流向量精度的要求，提出过完备表示的重构模型，通过插入高密度的虚拟节点逼近故障点；所述过完备表示的重构模型是通过插入高密度的虚拟节点逼近故障点，包括过完备表示感知矩阵和虚拟注入电流向量；根据节点阻抗矩阵元素的物理意义，当在任一节点k注入电流，而其它节点的注入电流都为零时，在节点k产生的电压与注入电流之比等于节点k的自阻抗；除节点k以外的任一节点i产生的电压与注入电流之比等于节点k和节点i之间的互阻抗；如果节点k的注入电流为单位电流1A，则节点k的电压在数值上就等于自阻抗；节点i的电压在数值上就等于互阻抗；当在连接节点l和m的区段间插入一个虚拟节点N+1，节点N+1到节点l的距离占区段l—m长度的比例为λ处，0≤λ≤1；根据节点阻抗矩阵元素的物理意义可知，节点N+1的加入不会对原来的N阶节点阻抗矩阵元素产生影响；新增加的第N+1列能通过在节点N+1注入单位电流后，根据各节点产生的电压来获得；在节点N+1注入单位电流等效于分别在节点l注入1-λ×1A的电流源和在节点m注入λ×1A；根据叠加定理和节点阻抗矩阵元素的物理意义可得，节点N+1的互阻抗表示为： 式中，ZiN+1表示节点i与虚拟节点N+1的互阻抗，为节点i的电压,为节点N+1的注入电流；表示在虚拟节点N+1注入单位电流，而其它节点的注入电流都为零时节点i的电压与虚拟节点N+1的注入电流之比，数值上等于节点i与虚拟节点N+1的互阻抗；λ是虚拟节点N+1到节点l的距离占区段l—m长度的比例，Zil为节点i和节点l的互阻抗，Zim为节点i和节点m的互阻抗；进一步，虚拟节点N+1的自阻抗表示为：ZN+1N+1＝1-λZlN+1+λZmN+1+λ1-λzlm＝1-λ2Zll+λ2Zmm+2λλ-1Zlm+λ1-λzlm式中，ZN+1N+1表示虚拟节点N+1的自阻抗，Zll为节点l的自阻抗，Zmm为节点m的自阻抗，zlm为区段l—m的线路等效阻抗；将区段l—m平均分成p段，则共需要插入p-1个虚拟节点，编号依次为N+1,N+2,…,N+s,…,N+p-1，s＝1,2,…,p-1；节点阻抗矩阵中的第N+s列元素值表示为： 式中，ZiN+s表示节点i与虚拟节点N+s的互阻抗，p表示区段l—m的分段数，s表示插入的第s个虚拟节点，为插入的第s个虚拟节点到节点l的距离占区段l—m长度的比例；插入虚拟节点后，对节点阻抗矩阵可观测节点、不可观测节点以及插入的虚拟节点分块表示，此时，所述虚拟注入电流模型改写为： 式中，下标u,m,v分别表示不可观测节点、可观测节点以及插入的虚拟节点；是配电网络不可观测节点的电压跌落向量，是由配电网络可观测节点形成的电压跌落向量，是插入的虚拟节点的电压跌落向量；Zuu是由不可观测节点的自阻抗矩阵，Zum是不可观测节点与可观测节点的互阻抗矩阵，Zuv是不可观测节点与插入的虚拟节点的互阻抗矩阵，节点阻抗矩阵中其他的分块相类似；和分别是由不可观测节点、可观测节点以及插入的虚拟节点组成的虚拟注入电流向量；提取可观测节点形成的电压跌落向量形成欠定方程组，表示为： 令D＝[Zmu,Zmm,Zmv]，和过完备表示的重构模型方程表达式为：y＝DX式中，y表示观测矩阵，由配电网络可观测节点形成的电压跌落向量组成，D表示过完备表示的感知矩阵，x是过完备表示的虚拟注入电流向量；过完备表示的重构模型通过插入高密度的虚拟节点来逼近故障点，并利用稀疏重构技术求解过完备表示的虚拟注入电流向量，从而估计故障点的近似位置；3为了降低过完备表示重构模型的计算量，提出二阶段重构策略，第一阶段重构未过完备表示的模型，并根据重构结果建立过完备表示的虚拟注入电流向量；第二阶段重构过完备表示的虚拟注入电流向量，并根据重构结果中最大值所对应的位置估计故障区段和故障位置。

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百度查询： 华南理工大学 基于重构过完备表示的稀疏信号配电网故障定位方法

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