[发明专利]基于小波近似熵的VSC短路故障识别方法及系统

说明书

本发明提供一种基于小波近似熵的VSC短路故障识别方法及系统，其中方法包括构建三相多电平VSC直流配电系统；采集直流配电系统金属性短路故障后的电容电压；将金属性短路故障后的电容电压进行小波分解，得到每层分解系数的小波近似熵；以小波近似熵为故障信号特征向量，组成训练集；根据故障类型设置故障代码，组成输出集；根据训练集和输出集训练BP神经网络，得到训练后的BP神经网络；获取直流配电网实际接地故障时待测线路特征向量；将待测线路特征向量输入至训练后的BP神经网络，输出的故障代码，实现故障识别。小波近似熵结合了小波分析时频局部化特性和近似熵表征暂态信号的特性，可准确对金属性短路故障进行检测识别。

技术领域

本发明属于电力系统直流故障检测技术领域，尤其涉及一种基于小波近似熵的VSC短路故障识别方法及系统。

背景技术

电压源换流器(Voltage Sourced Converter，VSC)是基于全控型功率半导体器件的电力电子变换方法，是电压源换相的直流输电系统的核心部件，通常采用可关断器件如IGBT、IGCT等与反并联二极管构成其基本单元，广泛应用于两端高压直流输电系统和多端直流输电系统中，是影响整个换流系统性能、运行方式、设备成本及运行损耗等的关键部分，对基于电压源换流器的直流输电系统进行控制策略研究始终是一个十分重要的环节，直接影响到电能质量和经济性。

直流配电网相对交流配电网具有一定的优势：(1)交流配电网难以满足我国日益增长的用电量需求，直流电网具有传输容量高，适合于长距离传输的优点；(2)随着直流负载的增加，分布式能源的发展，纯铜的交流配电网损耗高，灵活性差，直流电网无需考虑电压相位与频率，从而使得其可控性与可靠性进一步提高；(3)直流配电网的传输成本相较于交流配电网更低。

直流配电网的故障是影响着直流电网发展的关键性问题。交流系统发展时间长，已经拥有比较成熟完备的故障识别技术。直流系统因为起步较晚，目前直流配电网的故障识别诊断技术仍处于理论研究阶段，存在许多缺陷。直流配电网发生故障时，故障的暂态特性相较于交流系统更加复杂，故障的识别更加困难；此外，直流配电网多为电缆线路，深埋于地下，采用人工巡查故障的方法难以实现。因此，对直流配电网进行快速可靠的故障识别研究具有重大意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于小波近似熵的VSC短路故障识别方法及系统。

第一方面，本发明提供一种基于小波近似熵的VSC短路故障识别方法，包括：

构建三相多电平VSC直流配电系统；

采集直流配电系统金属性短路故障后的电容电压；

将金属性短路故障后的电容电压进行小波分解，得到每层分解系数的小波近似熵；

以小波近似熵为故障信号特征向量，组成训练集；

根据故障类型设置故障代码，组成输出集；

根据训练集和输出集训练BP神经网络，得到训练后的BP神经网络；

获取直流配电网实际接地故障时待测线路特征向量；

将待测线路特征向量输入至训练后的BP神经网络，输出的故障代码，实现故障识别。

进一步地，所述采集直流配电系统金属性短路故障后的电容电压，包括：

根据以下公式判定故障发生：

D_i为直流侧电容电压在x(i)点的导数；x(i+n)和x(i)分别为直流侧电容电压的第i+n和i个采样值；其中T为信号采样周期；D_th为设定的故障阈值。