基于EMD與FIR濾波的小電流接地故障選線方法

基于EMD與FIR濾波的小電流接地故障選線方法基于EMD與FIR濾波的小電流接地故障選線方法摘要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，接地故障已成為電力系統(tǒng)中較為常見且關(guān)鍵的問題之一。針對小電流接地故障的選線問題，本論文提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）與有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波的選線方法。該方法以EMD將輸入信號分解為多個本征模態(tài)函數(shù)（IMFs），結(jié)合FIR濾波器對各IMF進行濾波，通過計算不同頻段下的能量比例，判斷故障發(fā)生位置。通過對多組模擬數(shù)據(jù)的仿真實驗，結(jié)果表明該方法具有較高的故障選線精度和魯棒性。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)、接地故障、選線、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解、有限脈沖響應(yīng)濾波1.引言接地故障是電力系統(tǒng)中常見而又嚴重的故障類型之一。在電力系統(tǒng)中，接地故障往往會引發(fā)諸多問題，如電壓波動、電流增大、設(shè)備損壞等。因此，及時準確地確定故障位置對于保障電力系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。小電流接地故障是接地故障的一種常見情況。傳統(tǒng)的選線技術(shù)對于大電流接地故障有較好的效果，但對于小電流接地故障的選線卻存在一定的困難。傳統(tǒng)的小電流接地故障選線方法主要依賴于經(jīng)驗和經(jīng)驗公式，對于噪聲和復(fù)雜的故障波形有一定的適應(yīng)性不足。因此，尋求一種更加準確、魯棒性更強的小電流接地故障選線方法具有重要的實際意義和應(yīng)用價值。2.方法介紹本文提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）與有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波的選線方法。該方法首先使用EMD將輸入信號分解為多個本征模態(tài)函數(shù)（IMFs），隨后利用FIR濾波器對各IMF進行濾波。通過計算不同頻段下的能量比例，判斷故障發(fā)生位置。2.1經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）是一種將信號分解為一系列本征模態(tài)函數(shù)（IMFs）的方法。通過EMD，信號可以表示為：X(t)=∑Ci(t)+R(t)其中，Ci(t)代表第i個IMF，R(t)為剩余項。EMD分解的一個關(guān)鍵特點是每個IMF的頻率都是相對穩(wěn)定的，這使得后續(xù)的濾波分析更加準確可靠。2.2有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波為了進一步提取IMFs中的有用信息，本方法引入了有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波。FIR濾波器可以通過確定濾波器的系數(shù)來實現(xiàn)對特定頻帶的濾波。通過選擇合適的FIR濾波器參數(shù)，可以提取出故障信號中與故障位置相關(guān)的特征頻段。3.算法流程本方法的算法流程如下：步驟1：對輸入信號進行EMD分解，得到一系列本征模態(tài)函數(shù)（IMFs）。步驟2：對每一個IMF進行FIR濾波，提取出特定頻段內(nèi)的故障相關(guān)信息。步驟3：計算不同頻段內(nèi)的能量比例，判斷故障發(fā)生位置。步驟4：輸出故障位置。4.仿真實驗與結(jié)果為了驗證本方法的有效性，我們使用Matlab進行了多組模擬數(shù)據(jù)的仿真實驗。實驗中，我們設(shè)置了不同的故障位置，并模擬了多種噪聲情況。實驗結(jié)果表明，本方法對小電流接地故障的選線具有較高的精度和魯棒性。無論是在無噪聲情況下，還是在存在噪聲的情況下，該方法都能準確地確定故障位置。5.討論與進一步工作本文提出了一種基于EMD與FIR濾波的小電流接地故障選線方法。該方法通過將輸入信號分解為多個IMFs，并經(jīng)過FIR濾波器提取特定頻段內(nèi)的故障相關(guān)信息，實現(xiàn)了對小電流接地故障的準確選線。然而，本方法仍然存在一些問題。首先，EMD分解結(jié)果受到噪聲的影響較大。其次，F(xiàn)IR濾波器參數(shù)的選擇對結(jié)果影響較大。針對這些問題，可以進一步研究改進方法和算法，提高選線準確性和魯棒性。6.結(jié)論本論文提出了一種基于EMD與FIR濾波的小電流接地故障選線方法。通過對輸入信號進行EMD分解和FIR濾波，該方法能夠準確地確定小電流接地故障的位置。通過仿真實驗，證明了該方法的高精度和魯棒性。在實際應(yīng)用中，該方法對于小電流接地故障的選線具有重要的意義和實用價值。參考文獻：[1]林浩,石彥玲,武莎莎.基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解與高通濾波的接地故障線選定方法[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2015,27