基于改进稀疏表示的海上风电场交流海底电缆短路故障分类方法EI北大核心CSCD

准确、快速的海底电缆故障分类是海上风电场运维的重要一环。该文提出一种基于改进稀疏表示的海上风电场交流海底电缆短路故障分类方法,该方法综合利用故障发生后半周波电流信号的时域特征作为故障分类依据,采用K次奇异值分解(K singular value decomposition,K-SVD)字典学习算法对各类故障信号的特征信息进行学习,构造出准确匹配各类故障本质特征的过完备字典。在学习字典的基础上,提出一种基于混合交替方向乘子法(mixed alternating direction method of multipliers,M-ADMM)的改进稀疏分解算法将故障信号分解为过完备字典与稀疏向量的乘积,结合基于稀疏表示的分类方法实现对故障重构信号的分类。仿真研究结果表明,该改进稀疏分解算法具有精确的信号重构、降噪效果。所提出的故障分类方法无需人工构造故障信号特征,避免了多工况故障信号特征筛选、时频域变换等繁琐流程。与SVM、CNN、LSTM等智能分类算法的对比结果表明,该方法具有较强自适应性的同时不易受故障时刻、故障位置影响且噪声鲁棒性强,可以准确识别海底电缆场景下低阻短路故障类型。     

基于稀疏表示的宽带DOA估计

提出一种基于空频域稀疏表示的宽带DOA估计方法。首先,用空间频率代替频率和方位角的二维组合构建过完备字典,字典的长度仅相当于窄带信号DOA估计的字典长度,却能实现宽带DOA估计。然后,对频域协方差矩阵进行特征分解,利用主特征向量建立稀疏模型进行DOA估计,提高了算法在低信噪比下的性能。理论分析和实验,证明了该方法可以对宽带范围内的多个窄带和宽带信号进行高精度的DOA估计,同时不需要进行任何处理即可直接应用于相干信号。     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

一种提取行波自然频率的单端故障测距方法

在行波故障测距法中,对准确提取行波波前到达时刻的信号处理方法的研究一直是重点和难点。该文提出一种基于提取故障线路自然频率的单端测距新方法。在输电线上传播的行波在频域上表现为一个特定频率的谐波形式,称为行波的自然频率。采用复小波对故障后电流或电压信号进行连续小波变换,再对小波参数进行后处理以提取主自然频率,结合行波在该频率的波速,计算得出故障发生的距离。运用该算法对大量故障仿真实例进行了分析,结果验证了算法的可行性及其精度。     

基于小波变换改进阈值函数的故障行波去噪方法

行波法故障定位中存在行波信号易受噪声干扰而使得故障特征不易提取的问题。为了提高故障定位精度,需对受噪声干扰的故障行波去噪,准确提取故障特征。根据故障行波中的噪声特性,提出了基于小波变换的改进去噪阈值函数,并结合故障行波特性,选取最优小波基,对故障行波进行去噪。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建电磁暂态仿真模型分析了故障行波的时频域特征,在配电线路中对所提方法进行仿真验证。同时,利用实际配电线路故障行波测量数据验证了方法的有效性。     

计及谐波次自然频率和VMD的混合线路故障测距

基于行波自然频率的故障测距方法依赖于对主自然频率的准确提取,然而针对架空线-电缆的混合线路时,由于线路波阻抗差异且行波折返射较多,会产生混叠的自然频率频谱。为此,一方面需要有效消除频谱混叠,另一方面仅依靠单一的主自然频率进行测距,其提取结果不能得到保证。基于此,本文提出了一种考虑谐波次自然频率和使用VMD算法的混合线路测距新方法。该方法首先对行波信号进行EMD分解,利用Hurst指数筛选IMF作为VMD分解的模态参数,准确地分解了行波信号;然后引入MUSIC算法对VMD分解结果进行频谱分析,提取出故障信号主自然频率及其谐波次频率;最后利用其对应关系计算出故障距离。针对混合线路的EMTDC仿真分析,验证了该方法能够有效消除频谱混叠,并且提高了基于行波自然频率测距方法的可靠性。     

奇异值差分谱理论及其在行波固有频率提取中的应用

当线路发生故障时,由于波阻抗的不连续性,故障行波的折反射现象会形成一系列混叠的固有频率频谱,因此,有效、准确地从混叠现象中提取行波固有频率成为故障测距的首要问题。因此,文章提出利用奇异值差分谱理论对原始信号进行分类处理,不仅能够降低噪声干扰,还能够提取到不同频率信号,降低频谱混杂现象,并且采用基于谐波模型的概率估计算法准确识别固有频率。通过PSCAD仿真分析,此方法能够从频谱混杂中准确提取到行波固有频率,实现对电网的故障定位。     

一种基于压缩感知的宽带SAR信号侦察方法

针对SAR信号侦察中大带宽带来的高采样率和大数据量问题,将压缩感知理论应用到SAR最常用的线性调频信号频率估计中。根据LFM信号参数可稀疏特性构建了过完备冗余字典,在压缩域利用正交匹配追踪算法进行频率估计。在获得信号频率参数高精度估计的同时,大大减少了采样率以及数据量。仿真实验证明了该方法用于宽带SAR信号侦察的可行性和有效性,特别在多信源、低采样数以及低信噪比情况下仍具有较高的估计精度。     

基于可变行波辨识时窗的单端故障定位方法

提出了一种基于改进分布参数法的可变时窗单端行波故障定位方法。该算法通过对端系统阻抗的在线估计,构建改进的分布参数法,改善常规方法误差分布的不规律性,提升依据工频量定位误差构建组合定位算法的可行性。探索改进分布参数法的定位误差分布,根据故障条件和误差规律计算可变的故障距离窗口,由此划定行波反射波辨识的可变时窗。基于该时窗,综合考虑测量本端和对端的母线接线方式、相邻母线反射波的影响等因素,构建可变时窗内的故障行波反射波辨识方法及定位方法。仿真验证结果表明,该方法提高了组合定位方法的可靠水平,故障定位精度较高,具有一定工程应用价值。     

基于压缩感知的电力设备视频图像去噪方法研究

针对电力视频监控图像中存在的噪声,结合压缩感知理论,采用基于过完备字典的稀疏表示方法进行去噪。使用噪声图像训练过完备字典,其中过完备字典的更新使用K-SVD算法,求解稀疏系数使用OMP算法,且根据算法的特点引入了Dice匹配准则来改进正交匹配追踪算法用于求解稀疏系数,最后重构去噪后的图像。Matlab仿真实验表明,对添加了不同标准差的高斯噪声的图像,文中方法具有良好的去噪效果,与目前常用的小波函数相比,能更好的降低图像中的高斯白噪声,并且在字典训练过程中直接使用视频拍摄的带噪声图像,即使没有原始的无噪声图像依然能够完成去噪任务。     

单端行波故障测距的频域方法

研究了故障行波的频谱与故障距离以及线路终端的系统条件3者的关系,特别是线路终端的系统等效阻抗对行波频谱的影响。在此基础上,提出了频域的单端行波故障测距方法。首先提取故障行波的频率主成分,确定在此单一频率下的波速、系统端和故障点反射角,然后计算出故障距离。分析了单相高阻接地故障时行波频谱的特点及算法的误差。用不同故障距离和故障类型的仿真算例对算法的精度进行了验证。     

基于数学形态学的输电线路单端行波故障测距研究

提出了一种用于单端行波故障测距的多分辨相关函数算法和用于处理实际行波的形态滤波结构元素选择方案。该相关算法采用多时窗处理方式,着力解决宽时窗下相关算法容易出现极值点偏移问题。针对实际故障线路中行波相关法容易受行波波形畸变影响的问题,利用数学形态学设计了前置滤波器,该滤波器较好地抑制了行波波形的畸变,同时保持了行波的主要特征。在有效滤波的基础上采用具有多分辨能力的行波相关法,实现了单端行波故障测距可靠性和准确性的统一。通过对输电线路实测故障数据的处理,证明该方案能同时保证测距可靠性和准确性,具有很高的实用     

基于希尔伯特-黄变换的高压输电线路行波故障定位研究

把希尔伯特-黄变换用于故障定位中的暂态行波信号处理,详细介绍了希尔伯特-黄变换的基本概念和原理．行波故障定位的原理及定位信号的选取。利用希尔伯特-黄变换对信号进行滤波,消除行波在传播过程中由于衰减和畸变所引起的高频振荡和其它一些噪声,仿真结果表明,所提方法有效且具有很高的精度。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

基于行波时频特征的单端故障测距方法

行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的标定是影响行波测距精度的主要因素。在考虑线路参数频变特性对行波传播特性的影响的基础上,提出基于行波时频特征的单端测距方法：利用行波信号的利普希茨（Lipschitz）指数将行波信号的时频特性联系起来,运用最小二乘法拟合检测到的第2个行波波头的Lipschitz指数,并据此确定故障...     

带T型分支输电线路的单端行波故障测距

在带T型分支的输电线路中,利用单端的工频故障信息或者行波故障信息实现各种情况下的故障测距较难。在分析带T型输电线路行波传播特征的基础上,提出了依据故障行波折、反射特性进行故障分支判别和故障点测距的方法。T型线路基于单端故障行波的测距结果上传至主站端,参考调度主站端基于工频故障信息的测距结果,得到最终的故障测距结果。该方法充分利用调度主站的故障信息,不依赖故障行波间的极性关系,同时可以实现波速的在线校正并取得优化的测距结果。ATP/EMTP仿真结果表明该方法测距精度高,具有一定的实用价值。     

基于FEEMD-NTEO的风电场送出线路故障定位

针对集合经验模态分解(EEMD)用于双馈风电场送出线路行波故障定位中行波检测精度不高,存在模态混叠、抗噪能力弱及故障定位实时性不好等问题,提出了一种基于快速集合经验模态分解(FEEMD)与改进Teager能量算子(NTEO)结合的行波故障定位方法。该方法利用FEEMD对故障电流行波信号进行分解,分解为平稳的固有模态分量和残差分量,消除噪声成分,保留信号的完整性;然后采用NTEO算法对分解的高频信号再次去噪,增强故障行波突变特征,精确标定行波波头。仿真结果表明,所提方法能够快速将故障行波波头精确标定,且去噪效果好,与FEEMD-TEO、EEMD-NTEO行波检测方法相比,提高了故障定位的精度和速度。     

基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

基于奇异值分解理论的双端行波故障测距的研究

行波故障测距中行波信号奇异点的精确检测和行波波速的确定是影响测距精度的主要因素。根据Hankel矩阵方式下奇异值分解第一个分量后的各分量具有的奇异性检测能力,对行波信号进行奇异值分解,利用第二个SVD分量脉冲模极大值检测出信号的奇异点。同时,提出一种不受行波波速影响的双端测距方法,通过检测故障初始行波和故障点反射波分别到达两端母线的时刻,列写方程组,得到与速度无关的测距公式。EMTDC仿真证明了该故障测距方法的正确性。