(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111633162.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 广东电网有限责任公司 地址 510600 广东省广州市越秀区东 风东 路757号 申请人 广东电网有限责任公司肇庆供电局 (72)发明人 曾庆荣　赵中研　胡耀升　吴韵健　 刘龙洋　岳宏亮　莫定佳　陈剑锋　 王伟光　梁健滔　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 彭祯奇 (51)Int.Cl. G01R 31/08(2006.01) G06K 9/00(2022.01)G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于变分模态和奇异值分解的配网故障选 线方法及系统 (57)摘要 本发明涉及配电线路技术领域， 公开了一种 基于变分模态和奇异值分解的配网故障选线方 法及系统， 其方法通过检测各馈线的零序电流信 号， 以得到含有噪声的零序电流信号的馈线， 通 过采用变分模态分解算法对含有噪声的零序电 流信号进行分解， 得到多个固有模态分量， 计算 每个固有模态分量与零序电流信号的相关系数， 以重新组成新的零序电流信号， 对新的零序电流 信号进行奇异值分解， 并构造零序电流信号， 再 采用变分模态分解算法对重构后的零序电流信 号进行分解， 计算各个重构 模态分量的模态成分 能量， 基于相对熵理论确定各个馈线的总的VDM 能量相对熵， 从而得到总的VDM能量相对熵最大 的馈线为故障馈线， 提高了配网故障选线判别的 准确性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114325235 A 2022.04.12 CN 114325235 A 1.基于变分模态和奇异值分解的配网故障选线方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 采集配网中的各馈线上相应的预定检测点的零序电流信号， 对所述零序电流信号进行 噪声检测， 以获取含有噪声的零序电流信号的馈线； 采用变分模态分解算法对含有噪声的零序电流信号进行分解， 得到多个固有模态分 量， 计算每个固有模态分量与零序电流信号的相关系 数， 获得相关系 数大于预设系 数阈值 的固有模态分量进行组成新的零序电流信号； 对多个所述新的零序电流信号进行奇异值分解， 根据分解得到的固有模态分量重构零 序电流信号； 采用变分模态分解算法对重构后的零序电流信号进行分解， 得到多个重构模态分量， 分别计算各个重构模态分量的模态成分能量， 基于相对熵理论， 将各个重构模态分量的模 态成分能量进行叠加得到相应的馈线的总的VDM能量相对熵； 比较各个馈线的总的VDM能量相对熵的大小， 得到总的VDM能量相对熵最大的馈线为故 障馈线。 2.根据权利要求1所述的基于变分模态和奇异值分解的配网故障选线方法， 其特征在 于， 所述采用变分模态分解算法对含有 噪声的零序电流信号进行分解， 得到多个固有模态 分量， 计算每个固有模态分量与零序电流信号的相关系 数， 获得相关系 数大于预设系 数阈 值的固有模态分量进行组成新的零序电流信号的步骤具体包括： 构建受约束的变分目标函数， 使得所有固有模态分量之和为含有噪声的零序电流信 号， 并满足各固有模态分量估计带宽之和最小， 变分目标函数为， 式1中， {uk}＝{u 1,u2,…,uK}为分解得到的K个固有模态分量的集合； { ωk}＝{ω1,ω 2,…,ωk}为与各个固有模态分量对 应的中心频率集合； 为单位脉冲信号， 为梯度运 算， j表示虚数 单位， t表示时间， f(t)表示含有噪声的零序电流信号； 通过引入二次惩罚因子α和拉格朗日算子λ(t)将受约束的变分目标函数变换为非约束 性变分问题， 对非约束性变分问题进行最优求 解， 得到增广拉格朗日函数为： 基于交替方向乘子法， 通过式3～式5分别对固有模态分量、 固有模态分量对应的中心 频率和拉格朗日算子进行迭代更新， 直至满足收敛 条件， 输出最终的固有模态分量：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114325235 A 2式3～4中， 为固有模态分量的频域， 为各个固有模态分量的中心频率， 表示各个固有模态分量对应的拉格朗日算子； 计算每个 固有模态分量与零序电流信号的相关系数， 判断所述相关系数是否大于预设 系数阈值， 将所述相关系 数大于所述预设系 数阈值的固有模态分量进行加和处理， 从而得 到新的零序电流信号。 3.根据权利要求1所述的基于变分模态和奇异值分解的配网故障选线方法， 其特征在 于， 所述对多个所述新的零序电流信号进行奇异值分解， 根据分解得到的固有模态分量重 构零序电流信号的步骤具体包括： 利用新的零序电流信号构造 Hankel矩阵； 对所述Han kel矩阵进行奇异值分解， 得到分解后的奇异值序列； 基于奇异值差分谱 的方法， 通过Hankel矩阵计算奇异值差分谱序列， 选取所述奇异值 差分谱序列中最大峰值对应的位置为 零序电流信号的突变点； 利用后向门限比较法通过所述突变点对分解后的奇异值序列进行分割， 选择所述突变 点之前的奇异值作为有效奇异值； 对所述有效奇异值进行奇异值分解逆运 算重构， 得到去噪的Han kel矩阵； 利用相空间法对所述去噪的Han kel矩阵进行重构， 得到去噪后的零序电流信号。 4.根据权利要求1所述的基于变分模态和奇异值分解的配网故障选线方法， 其特征在 于， 采用变 分模态分解算法对重构后的零序电流信号进 行分解， 得到多个重构模态分量， 分 别计算各个重构模态分量的模态成分能量， 基于相对熵理论， 将各个重构模态分量的模态 成分能量进行叠加得到相应的馈线的总的VDM能量相对熵的步骤具体包括： 采用变分模态分解 算法对重构后的零序电流信号进行分解， 得到多个重构模态分量； 通过下式计算每 个重构模态分量的能量Ek为， uk(t)表示重构模态分量；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114325235 A 3