[发明专利]利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法

权利要求书

1.利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，从单位长度的电阻R、电感L、导纳G和电容C的理论模型中导出参数，采用自底向上的方法对信道进行建模，得到信道模型，通过信道模型获得输入阻抗、信道频率响应；

步骤2，使用机器学习对步骤1获得的输入阻抗进行跟踪预测；

步骤3，基于阻抗估计技术对输入阻抗进行实时监测，通过输入阻抗的变化判断电力线是否发生故障。

2.根据权利要求1所述利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1，将典型的拓扑网络结构分成n个基本单元，每个所述基本单元的结构为只有主干或者包括主干及若干个分支，对于包括若干个分支的基本单元，将分支等效成支路侧的阻抗且分支与主干并联，则第n个基本单元的输入阻抗为：

式(1)中，γ₁⁽ⁿ⁾表示传播常数，l₁⁽ⁿ⁾表示电力线长度，Z_c1⁽ⁿ⁾表示位置1处的特征线阻抗；

其中，Z_p⁽ⁿ⁾由式(2)获得，即：

其中，Z_inl⁽ⁿ⁾是网络负载侧的阻抗，Z_inb⁽ⁿ⁾是网络分支侧的阻抗；

步骤1.2，根据接收侧和发送侧之间的电压法，计算第n个基本单元的信道频率响应；

步骤1.3，通过重复计算步骤1.2的第n个基本单元的信道频率响应，得到每个基本单元的信道频率响应，从而计算总信道频率响应。

3.根据权利要求2所述利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，所述步骤1.2中第n个基本单元的信道频率响应的表达式为：

式(3)中，V_l⁽ⁿ⁾为接收端电压，V_in⁽ⁿ⁾为发射端电压，V_p⁽ⁿ⁾为分支电压；

其中，由式(4)获得，由式(5)获得，即：

式(4)中Γ_L⁽ⁿ⁾由式(6)获得，即：

式(6)中，Z_L⁽ⁿ⁾为发射机接收端的阻抗；Z_c2⁽ⁿ⁾表示位置2处的特征线阻抗。

式(5)中Γ_P⁽ⁿ⁾由式(7)获得，即：

式(7)中，Z_c1⁽ⁿ⁾表示位置1处的特征线阻抗。

4.根据权利要求2所述利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，所述步骤1.3总信道频率响应的表达式为：

5.根据权利要求1所述利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1，将步骤1中获得的信道频率响应进行变分模态分解，得到6个固有模态分量；

步骤2.2，使用决策树对步骤2.1获得的固有模态分量中的前三个固有模态分量进行训练，将前三个固有模态分量作为输入，输入阻抗的幅值和相位作为输出，对输入阻抗进行回归预测。

6.根据权利要求1所述利用电力线通信中的阻抗估计算法监测电力线故障的方法，其特征在于，所述步骤3中判断电力线是否发生故障的表达式为：

式(9)中，Z_in-fault^gc为当发生故障时gc点的输入阻抗；

Z_in^gc为稳态时gc点的输入阻抗；

当Δ的值变化明显，则判断电力线发生故障。