基于小波變換與bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的配電網(wǎng)..

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1、基于小波變換與bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的配電網(wǎng)..基于小波變換與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的配電網(wǎng)單相接地的故障定位方法李振然賈旭彩李　濱（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院廣西　南寧市530004）THEMETHODOFFAULTLOCATIONFORSINGLE-PHASE-EARTHUSINGBINEallat快速算法。論文基于小波變換與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的配電網(wǎng)單相接地的故障定位方法本文是以Matlab6.5的小波變換工具箱進(jìn)行小波變換的，所用的是Morlet。Morlet小波的定義是：它的小波函數(shù)如圖1所示：2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神

2、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有許多特點(diǎn)，它能充分逼近任意復(fù)雜的非線性函數(shù)，它不需要預(yù)先知道對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，它具有分布存儲(chǔ)信息和聯(lián)想記憶功能。因此可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決小電流接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的故障定位問(wèn)題。前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)由輸入層，隱層和輸出層組成，根據(jù)需要可設(shè)置1~2個(gè)隱層。訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有各種算法：如梯度法，變尺度法的BFGS法，共軛梯度法等，我們發(fā)現(xiàn)，不同算法主要影響算法的收斂速度，在相同的收斂準(zhǔn)則下，對(duì)測(cè)量精度沒(méi)有顯著差別，因此我們采用了比較簡(jiǎn)單的具有慣性因子的固定步長(zhǎng)的梯度法。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量精度主要受隱層的

3、層數(shù)（在我們的試驗(yàn)中，兩個(gè)隱層比一個(gè)隱層的測(cè)量精度要高），在小的步長(zhǎng)下的迭代次數(shù)，激活函數(shù)和慣性因子等因素影響較大。而迭代次數(shù)的增加只不過(guò)增加了訓(xùn)練時(shí)間，對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用并無(wú)影響。因此我們所用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為4-8-4-2結(jié)構(gòu)，即輸入層有4個(gè)輸入（故障線路暫態(tài)零序電流的小波變換的模極大值的實(shí)部和虛部，母線暫態(tài)零序電壓的模極大值的實(shí)部和虛部），第一隱層用8個(gè)激活函數(shù)為雙曲正切的神經(jīng)元，第二隱層用4個(gè)激活函數(shù)為S型的神經(jīng)元，輸出層用了兩個(gè)線性激活函數(shù)的神經(jīng)元。由于故障定位受過(guò)渡電阻的影響很大，如何克服過(guò)渡電阻的影響

4、是故障定位裝置成敗的關(guān)鍵，為此，我們?cè)谳敵鰧又胁捎脙蓚€(gè)神經(jīng)元，其中一個(gè)為測(cè)量故障的距離，另一個(gè)用于測(cè)量過(guò)渡電阻，在BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)，通過(guò)調(diào)整BP網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值，使輸出層兩個(gè)神經(jīng)元，分別逼近故障距離的期望值和過(guò)渡電阻的期望值，通過(guò)這種逼近，將過(guò)渡電阻的影響存儲(chǔ)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值中，仿真表明，這樣處理是有效的，可將過(guò)渡電阻的影響大大地減少。3仿真和結(jié)果分析本文使用電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC3.0.8來(lái)模擬小電流接地系統(tǒng)單相接地故障，以便獲得所需要故障暫態(tài)信息。仿真所采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。線路參數(shù)為：正序

5、阻抗為0.17+j0.38Ω/km,正序容納為3.045μs/km,零序阻抗為0.23+j1.72Ω/km,零序容納為1.884μs/km。4條10KV饋線長(zhǎng)度分別為8km,10km,15km,12km。通過(guò)大量仿真，可得到不同過(guò)渡電阻下不同故障地點(diǎn)單相接地時(shí)故障線路暫態(tài)零序電流和母線暫態(tài)零序電壓，數(shù)據(jù)窗為故障后3個(gè)周波。采樣頻率為2000HZ。利用MATLAB6.5的小波變換工具箱，采用Morlet復(fù)小波對(duì)上述信號(hào)的采樣值進(jìn)行小波變換，得到故障線路零序電流的小波變換模極大值的實(shí)部和虛部及母線零序電壓的小波變換

6、模極大值的實(shí)部和虛部，作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練的輸入樣本，指導(dǎo)教師就是相應(yīng)的故障點(diǎn)距離和過(guò)渡電阻值。表1是在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練好以后，利用故障線路暫態(tài)故障零序電流和母線零序電壓的小波變換模極大值的實(shí)部和虛部作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，在不同過(guò)渡電阻不同故障點(diǎn)下的仿真結(jié)果?；谛〔ㄗ儞Q與bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的配電網(wǎng)單相接地的故障定位方法:　從表1可看出，除個(gè)別點(diǎn)外，各故障點(diǎn)的相對(duì)誤差小于1%，絕對(duì)誤差在10米以內(nèi)的占60%，其余都在30米以內(nèi)，因此測(cè)量精度是可以滿足工程要求的。同時(shí)，也證明我們?cè)贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上所采取減少過(guò)渡

7、電阻對(duì)測(cè)量值影響的措施是有效的。在仿真中雖然只列出0歐，10歐和20歐三種過(guò)渡電阻的仿真結(jié)果，但也已證明采取這種措施后，過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量值的影響是不大的。梯度法在訓(xùn)練時(shí)收斂速度雖然比較慢，但在訓(xùn)練好以后用于測(cè)量時(shí)的速度是很快的，可以滿足實(shí)時(shí)的要求，這也是BP網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。4.結(jié)論小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位是多年來(lái)一直未能解決的一個(gè)難題，小波變換作為一種現(xiàn)代信號(hào)處理方法，非常適合于分析電力系統(tǒng)故障暫態(tài)過(guò)程。本文提出的基于小波變換與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法是可行的，同時(shí)本

8、文提出的在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為了減少過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量值影響的措施是有效的。