成都理工大学蒋卓峰获国家专利权
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龙图腾网获悉成都理工大学申请的专利基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119780604B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411847899.0,技术领域涉及:G01R31/08;该发明授权基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法是由蒋卓峰;王政;辜弘;陈天翔;杨皓涵;曾毅设计研发完成,并于2024-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法,包括:从10kV电网零序电压互感器处获得零序电压数据并进行经验模态分解得出每个固有模态函数;求其Hilbert变换,得到各模态时频分布数据,根据时频分布数据计算瞬时频率、瞬时幅度、能量谱图;通过瞬时频率进行时频分析,得到零序电压故障时波动的时变特性,并根据零序电压时变特性提取主要频率成分;通过零序电压时变特性中的主要频率、瞬时幅度、能量谱图构建故障特征参数,并依据特征参数设置阈值,将系统异常运行时的特征信号与阈值比较,若系统故障信号超过判别阈值则发出警报并切除故障线路;本发明有利于降低10kV线路山火故障对系统正常运行的风险。
本发明授权基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法在权利要求书中公布了:1.一种基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、从运行中的10kV电网零序电压互感器处获得零序电压数据; 步骤2、将零序电压进行经验模态分解得出每个固有模态函数; 步骤3、对每个固有模态函数求其Hilbert变换,得到各模态时频分布数据,根据所述时频分布数据计算瞬时频率、瞬时幅度、能量谱图; 步骤4、通过所得瞬时频率进行时频分析,得到零序电压故障时波动的时变特性,并根据零序电压时变特性提取主要频率成分; 步骤5、通过零序电压时变特性中的主要频率、瞬时幅度、能量谱图构建故障特征参数,并依据特征参数设置阈值,通过将系统异常运行时的特征信号与阈值比较,若系统故障信号超过判别阈值则发出警报并切除故障线路; 所述步骤2具体包括以下步骤: 步骤2.1、对原始信号进行提取局部特征,寻找其局部极大值和局部极小值; 步骤2.2、使用样条插值法分别连接所有极大值点与极小值点,形成上包络线emaxt,下包络线emint; 步骤2.3、计算上下包络线平均值,得到均值曲线: 步骤2.4、从原始信号中减去均值曲线,得到初步本征模态函数IMF待选:ht=xt-mt; 步骤2.5、检查ht是否满足固有模态分量IMF限制条件,若不满足,则重复步骤2.1-步骤2.4直至满足IMF条件,得到IMFcit; 步骤2.6、将原始信号减去IMFcit得:rt=xt-c1t,重复步骤2.1-步骤2.5得到IMFc2,直至剩余信号rt单调或无IFM可提取; 在步骤2.5中,所述固有模态分量IMF限制条件具体如下: 1在整个零序电压数据集中,极值点的数量和零点数量必须相等或者相差至多一;即: Nz-1≤Ne≤Nz+1 2在任何点,有局部极大值和极小值形成的包络线的平均值必须为零;即: 所述步骤3具体包括以下步骤: 步骤3.1、对每个IMFcit进行Hilbert变换,得到解析信号实部和虚部,计算公式如下: 式中,是解析信号由IMF和其Hilbert变换组成,为IMF的Hilbert变换,其中P,V为主值积分,用来处理积分中的奇异点; 步骤3.2、计算瞬时幅度Ait和瞬时相位φit,计算公式如下: 步骤3.3、计算瞬时频率fit,计算公式如下: 式中,为瞬时相位对时间的导数; 步骤3.4、计算能量谱图Eit,计算公式如下: Eit=Ait2 所述步骤4具体如下: 对所得经Hilbert变换后得到的每一个有效IMF瞬时频率进行时频分析,通过matlab绘制时频二维图像,希尔伯特能量谱图,得到零序电压在发生故障时产生波动的时变特性,并根据零序电压时变特性提取主要低频成分; 所述步骤5具体如下: 根据主要频率成分、希尔伯特能量谱图Eit,通过希尔伯特谱图幅值分布特征与希尔伯特能量谱图IMF索引,与系统正常运行未发生山火灾害时的主频成分、希尔伯特能量谱进行对比;由于系统自身因素不平衡导致零序电压变化峰值设置为判别阈值,将主频成分、希尔伯特能量图Eit、希尔伯特谱图与阈值比较,若其中主频成分IMF、希尔伯特能量图Eit、希尔伯特谱图都越限,则判别是否发生山火灾害以及是否需要及时切除故障线路。
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