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申请/专利权人：东北电力大学;辽宁铁法能源有限责任公司

摘要：一种基于压缩感知组稀疏表示的直流配电网短路故障定位方法，属于电力直流配电网技术领域。本发明的目的是通过少量测点能够实现故障类型的正确识别以及同时对单极接地故障和双极短路故障准确定位的基于压缩感知组稀疏表示的直流配电网短路故障定位方法。本发明包括：1基于直流配电网故障高频零模及一模等效网络，并依据高频模分量网络构造组稀疏字典；2提出直流配电网组稀疏表示故障定位框架；3利用压缩感知组稀疏表示对故障电流向量进行重构，求解出故障位置。本发明故障定位方法可以通过少量测点能够实现故障类型的正确识别以及同时对单极接地故障和双极短路故障准确定位。对于直流配电网故障区段定位具有重要意义。

主权项：1.一种基于压缩感知组稀疏表示的直流配电网短路故障定位方法，其特征在于：其步骤是：S1、基于直流配电网高频零模电路模型，构造节点高频零模导纳矩阵Yh0，并由此得到节点高频零模阻抗矩阵Zh0 S2、基于直流配电网高频零模电路模型，构造节点高频零模导纳矩阵Yh1，并由此得到节点高频零模阻抗矩阵Zh1 S3、根据高频模阻抗矩阵，获得节点高频电压方程： 式中：为节点高频电压列向量；为节点高频电流列向量；当直流配电网发生母线故障时，可视为该母线存在高频信号源，在高频模分量节点电压方程中表示为高频电流向量中故障点对应节点注入高频电流，其余节点的注入高频电流总为0，如式11所示 式中：ZSMω表示为节点S和节点M的互阻抗；当直流配电网发生线路故障时，可等效为高频电流向量中故障点相邻母线对应节点注入高频电流，其他节点为无源节点，注入高频电流总为0，如式12所示 高频条件下，直流线路的阻抗值虚部远大于实部，可对电压和电抗取绝对值 采用故障高频模分量电流组稀疏表示故障定位方程如下式所示： 其中U0为零模高频电压向量，U1为一模高频电压向量，Z0为零模矩阵阻抗，Z1为一模矩阵阻抗，I0为零模高频电流向量，I1为一模高频电流向量；利用压缩信号Y和观测矩阵Φ，通过重构算法求解出目标信号x：y＝Φ·x+e15式中：y∈RS表示为观测向量；Φ∈RS×NS＜＜N表示为测量矩阵；x∈RN表示为待重构稀疏向量；e∈RN表示噪声；K个字典构成的组稀疏表示模型如下： 其中，yi表示测试样本在任务i＝1，2，...，K下输出向量，Nε表示噪声矩阵；组稀疏表示是将按行合并K个输入的观测向量Y＝[y1T,y2T…,yKT]∈RKm×1，对应于故障定位模型中高频模分量电压向量，在具有组结构的字典上进行稀疏表示，得到具有组结构的稀疏向量：X＝[x1T,x2T…,xKT]∈RKN×1，对应于故障定位模型中高频模分量电流向量，其中表示第i组字典对应的稀疏向量的对应第j个元素；为得到在组稀疏结构约束条件下向量x的最优稀疏表示，采用基于式17的稀疏求解模型： 其中ε是重新配置迭代停止的最小阈值，Ii是稀疏表示中所涉及的子字典的数量。‖·‖2,1为混合范数l1,2；S4、结合节点高频电压方程和压缩感知算法，提出故障定位方法的流程，其主要分为数据采集、稀疏信号重构和故障定位三部分：1根据直流配电网拓扑架构和线路参数，构建零模一模高频等效模型，运算求得零模一模阻抗矩阵ZS×Mω；2提取测量点故障期间3ms的正负极高频暂态电压信号波形，通过极模变换获得故障高频一模、零模电压数据，构成观测信号向量U2S×1ω；3将步骤一中所求得的零模、一模节点导纳矩阵组合成组稀疏传感矩阵，把组稀疏传感矩阵和U2S×1ω作为压缩感知重构算法中的参数进行计算，通过计算重构出各节点高频零模电流幅值与一模电流幅值构成的故障电流向量I2M×1ω；4对重构故障电流向量I2M×1ω结果进行分析，先通过确定其向量中的前两个最大稀疏系数所对应的组确定直流配电网故障类别，再由向量中的前两个最大稀疏系数对应的节点索引定位故障位置。

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