【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及配電設(shè)備故障定位領(lǐng)域，特別涉及一種配電設(shè)備的故障定位方法、系統(tǒng)及檢測(cè)設(shè)備、介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、在現(xiàn)代配電系統(tǒng)中，配電設(shè)備的可靠運(yùn)行對(duì)于保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性至關(guān)重要。然而，配電設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，準(zhǔn)確快速地定位故障成為提高配電系統(tǒng)運(yùn)維效率和供電可靠性的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)故障定位方法主要依賴于單一類型的信息，如僅依靠電流或電壓測(cè)量數(shù)據(jù)，這種單一信息源的方法在面對(duì)復(fù)雜的配電系統(tǒng)故障時(shí)，往往無法全面準(zhǔn)確地反映故障情況，同時(shí)缺乏對(duì)電氣量和非電氣量的全面智能感知與融合能力，在面對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，存在計(jì)算復(fù)雜度高、收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)解的問題。
3、因此，提出一種配電設(shè)備的故障定位方法及系統(tǒng)來解決上述問題很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種配電設(shè)備的故障定位方法、系統(tǒng)及檢測(cè)設(shè)備、介質(zhì)，以解決單一信息源的方法在面對(duì)復(fù)雜的配電系統(tǒng)故障時(shí)，往往無法全面準(zhǔn)確地反映故障情況以及面對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，存在計(jì)算復(fù)雜度高、收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)解的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種配電設(shè)備的故障定位方法，所述方法包括：
4、智能感知與數(shù)據(jù)采集、傳輸，各類傳感器按照設(shè)定的采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)于電流、電壓變化較快的電氣量，采樣頻率較高；對(duì)于溫度變化相對(duì)較緩的非電氣量，采樣頻率適當(dāng)降低；數(shù)據(jù)采集完成后，數(shù)據(jù)經(jīng)過加密算法進(jìn)行加密傳輸；>
5、對(duì)收集到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，采用歸一化算法將各類數(shù)據(jù)映射到統(tǒng)一的數(shù)值范圍，通過時(shí)間戳匹配和插值算法實(shí)現(xiàn)不同傳感器數(shù)據(jù)在時(shí)間上的同步；
6、進(jìn)行故障特征提取，利用主成分分析和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相結(jié)合的方法進(jìn)行故障特征提取，提取數(shù)據(jù)中的主要特征成分，去除冗余信息；通過分析本征模態(tài)函數(shù)的能量分布、頻率特征以及與故障相關(guān)的特定模態(tài)分量，提取能夠反映故障類型和位置的特征向量；
7、構(gòu)建故障定位模型，目標(biāo)函數(shù)為最小化故障定位誤差，設(shè)定配電系統(tǒng)潮流方程為約束條件，確保故障定位結(jié)果滿足電力系統(tǒng)的基本物理規(guī)律；
8、將故障可能發(fā)生的位置進(jìn)行編碼，不同故障位置的編碼作為粒子共同形成粒子群，確定粒子群粒子的數(shù)量，隨機(jī)初始化每個(gè)粒子的位置；
9、基于故障定位模型建立的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算粒子匹配度值并確定最優(yōu)粒子，對(duì)于每個(gè)粒子，將其當(dāng)前位置代入目標(biāo)函數(shù)中計(jì)算匹配度值，將粒子位置解碼為具體的故障假設(shè)，然后根據(jù)故障定位模型中的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算與實(shí)際故障特征的匹配程度。
10、優(yōu)選的，所述傳感器包括：
11、電流電壓傳感器，電流電壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三相電流、電壓以及高壓用戶分界點(diǎn)的電壓；
12、熔斷器位置檢測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔斷器本體的分合狀況；
13、溫度傳感器，溫度傳感器安裝在熔斷器本體附近，用于監(jiān)測(cè)熔斷器的溫度變化；
14、弧光傳感器，弧光傳感器則用于檢測(cè)熔斷器動(dòng)作時(shí)可能產(chǎn)生的弧光信號(hào)。
15、優(yōu)選的，所述目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建方法，包括：
16、確定目標(biāo)函數(shù)的影響因素，影響因素包括智能熔斷器實(shí)際熔斷狀態(tài)、電流電壓測(cè)量值與理論值偏差、溫度變化與閾值關(guān)系、弧光信號(hào)有無、故障點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離；
17、加權(quán)求和構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)。
18、優(yōu)選的，對(duì)于智能熔斷器實(shí)際熔斷狀態(tài)，如果粒子假設(shè)的故障位置與實(shí)際熔斷的智能熔斷器位置相符，那么在目標(biāo)函數(shù)中這部分對(duì)應(yīng)的誤差項(xiàng)應(yīng)該較小；反之，如果不相符，則誤差較大；定義一個(gè)函數(shù)，若假設(shè)位置的智能熔斷器實(shí)際熔斷時(shí)，則=0，若實(shí)際未熔斷而假設(shè)熔斷或者反之，則=1；
19、對(duì)于電流電壓測(cè)量值與理論值偏差，假設(shè)電流測(cè)量值為，理論值為，為偏差，對(duì)于電壓v，為偏差，將這些偏差項(xiàng)相加，得到反映電流電壓偏差對(duì)故障定位影響的函數(shù)：
20、；
21、其中，i和j分別表示不同的測(cè)量點(diǎn)；
22、對(duì)于溫度變化與閾值關(guān)系，若假設(shè)故障位置導(dǎo)致溫度變化超出正常閾值范圍且與實(shí)際溫度變化不符，則會(huì)增加誤差，假設(shè)t為實(shí)際溫度，為正常閾值溫度，t為根據(jù)假設(shè)故障位置的預(yù)期溫度變化，當(dāng)時(shí)，溫度異常，定義函數(shù)表示誤差，，否則；
23、對(duì)于弧光信號(hào)有無，定義函數(shù)，若實(shí)際有弧光且假設(shè)位置合理產(chǎn)生弧光或?qū)嶋H無弧光且假設(shè)位置不應(yīng)產(chǎn)生弧光時(shí)，，否則；
24、對(duì)于故障點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離，假設(shè)d為故障點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離，為參考距離，用表示誤差，。
25、優(yōu)選的，確定各因素的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)能夠反映每個(gè)影響因素在評(píng)估故障假設(shè)優(yōu)劣時(shí)的相對(duì)重要性，假設(shè)w1、w2、w3、w4、w5分別為f1、f2、f3、f4、f5的權(quán)重系數(shù)，目標(biāo)函數(shù)可以是這些因素加權(quán)和形式，設(shè)f為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)f為。
26、優(yōu)選的，將故障可能發(fā)生的位置進(jìn)行編碼前首先要確定粒子群的規(guī)模，根據(jù)問題的復(fù)雜程度和計(jì)算資源選擇合適數(shù)量的粒子，若設(shè)有n個(gè)粒子，將故障可能發(fā)生的位置，如智能熔斷器內(nèi)部不同部位、智能熔斷器相連的線路區(qū)段進(jìn)行編碼，形成粒子的位置向量，若一個(gè)配電系統(tǒng)中有m個(gè)可能的故障位置，一個(gè)粒子的位置向量可以是一個(gè)m維的向量，每個(gè)維度的值表示對(duì)應(yīng)位置被假設(shè)為故障點(diǎn)的可能性，同時(shí)，隨機(jī)初始化每個(gè)粒子的速度，速度向量的維度與位置向量相同，速度值在設(shè)定的速度范圍內(nèi)隨機(jī)給定，速度的方向和大小決定了粒子后續(xù)迭代計(jì)算中在解空間中移動(dòng)以搜索最優(yōu)解，在故障定位初期，較大的初始速度可以使粒子快速覆蓋較大范圍的故障位置假設(shè)，隨著迭代進(jìn)行，速度逐漸調(diào)整，聚焦于更接近故障位置的區(qū)域進(jìn)行搜索，最終準(zhǔn)確找到故障位置。
27、優(yōu)選的，對(duì)于每個(gè)粒子，將其當(dāng)前位置向量代入目標(biāo)函數(shù)中計(jì)算故障假設(shè)的適應(yīng)度值，粒子故障在某智能熔斷器或者智能熔斷器相連的線路區(qū)段的一個(gè)部位，通過獲取該粒子對(duì)應(yīng)位置對(duì)應(yīng)的實(shí)際電流電壓測(cè)量值、溫度變化、弧光信號(hào)情況以及與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離等信息，代入目標(biāo)函數(shù)計(jì)算得到故障假設(shè)的適應(yīng)度值，計(jì)算完所有粒子的適應(yīng)度值后，比較這些值的同時(shí)進(jìn)行排序，確定當(dāng)前粒子群中的全局最優(yōu)粒子和個(gè)體粒子中自身歷史上的最優(yōu)粒子，全局最優(yōu)粒子表示整個(gè)粒子群中最接近實(shí)際故障位置的假設(shè)，個(gè)體最優(yōu)粒子表示每個(gè)粒子自身在搜索過程中找到的最接近實(shí)際故障位置的假設(shè)；
28、每次迭代完成后，檢查是否滿足收斂條件，收斂條件是達(dá)到最大迭代次數(shù)或者適應(yīng)度值變化小于設(shè)定閾值，滿足收斂條件，停止迭代，輸出當(dāng)前的全局最優(yōu)粒子位置以及該粒子的個(gè)體最優(yōu)粒子，該粒子位置即為最終確定的故障設(shè)備的具體位置；如果不滿足，則返回計(jì)算粒子適應(yīng)度值步驟，繼續(xù)進(jìn)行下一次迭代，不斷優(yōu)化粒子群，尋找更優(yōu)的故障位置假設(shè)，直到滿足收斂條件為止。
29、一種配電設(shè)備的故障定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
30、智能感知模塊，包含熔斷器、多種類型傳感器以及數(shù)據(jù)采集電路，用于采集智能熔斷系統(tǒng)的電氣量和非電氣量數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；
31、數(shù)據(jù)處理模塊，執(zhí)行數(shù)據(jù)融合與預(yù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：所述傳感器包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：對(duì)于智能熔斷器實(shí)際熔斷狀態(tài)，如果粒子假設(shè)的故障位置與實(shí)際熔斷的智能熔斷器位置相符，那么在目標(biāo)函數(shù)中這部分對(duì)應(yīng)的誤差項(xiàng)應(yīng)該較小；反之，如果不相符，則誤差較大；定義一個(gè)函數(shù)，若假設(shè)位置的智能熔斷器實(shí)際熔斷時(shí)，則，若實(shí)際未熔斷而假設(shè)熔斷或者反之，則；
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4任一項(xiàng)所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：確定各因素的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)能夠反映每個(gè)影響因素在評(píng)估故障假設(shè)優(yōu)劣時(shí)的相對(duì)重要性，假設(shè)w1、w2、w3、w4、w5分別為f1、f2、f3、f4、f5的權(quán)重系數(shù)，目標(biāo)函數(shù)可以是這些因素加權(quán)和形式，設(shè)F為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)F為。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：將故障可能發(fā)生的位置
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：對(duì)于每個(gè)粒子，將其當(dāng)前位置向量代入目標(biāo)函數(shù)中計(jì)算故障假設(shè)的適應(yīng)度值，粒子故障在某智能熔斷器或者智能熔斷器相連的線路區(qū)段的一個(gè)部位，通過獲取該粒子對(duì)應(yīng)位置對(duì)應(yīng)的實(shí)際電流電壓測(cè)量值、溫度變化、弧光信號(hào)情況以及與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離信息，代入目標(biāo)函數(shù)計(jì)算得到故障假設(shè)的適應(yīng)度值，計(jì)算完所有粒子的適應(yīng)度值后，比較這些值的同時(shí)進(jìn)行排序，確定當(dāng)前粒子群中的全局最優(yōu)粒子和個(gè)體粒子中自身歷史上的最優(yōu)粒子，全局最優(yōu)粒子表示整個(gè)粒子群中最接近實(shí)際故障位置的假設(shè)，個(gè)體最優(yōu)粒子表示每個(gè)粒子自身在搜索過程中找到的最接近實(shí)際故障位置的假設(shè)；
8.一種配電設(shè)備的故障定位系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括：
9.一種配電設(shè)備的故障定位檢測(cè)設(shè)備，包括總線、收發(fā)器、存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)，在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述收發(fā)器、所述存儲(chǔ)器和所述處理器通過所述總線相連，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法中的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法中的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：所述傳感器包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建方法，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：對(duì)于智能熔斷器實(shí)際熔斷狀態(tài)，如果粒子假設(shè)的故障位置與實(shí)際熔斷的智能熔斷器位置相符，那么在目標(biāo)函數(shù)中這部分對(duì)應(yīng)的誤差項(xiàng)應(yīng)該較小；反之，如果不相符，則誤差較大；定義一個(gè)函數(shù)，若假設(shè)位置的智能熔斷器實(shí)際熔斷時(shí)，則，若實(shí)際未熔斷而假設(shè)熔斷或者反之，則；
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4任一項(xiàng)所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：確定各因素的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)能夠反映每個(gè)影響因素在評(píng)估故障假設(shè)優(yōu)劣時(shí)的相對(duì)重要性，假設(shè)w1、w2、w3、w4、w5分別為f1、f2、f3、f4、f5的權(quán)重系數(shù)，目標(biāo)函數(shù)可以是這些因素加權(quán)和形式，設(shè)f為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)f為。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電設(shè)備的故障定位方法，其特征在于：將故障可能發(fā)生的位置進(jìn)行編碼前首先要確定粒子群的規(guī)模，根據(jù)問題的復(fù)雜程度和計(jì)算資源選擇合適數(shù)量的粒子，若設(shè)有n個(gè)粒子，將故障可能發(fā)生的位置，如智能熔斷器內(nèi)部不同部位、智能熔斷器相連的線路區(qū)段進(jìn)行編碼，形成粒子的位置向量，若一個(gè)配電系統(tǒng)中有m個(gè)可能的故障位置，一個(gè)粒子的位置向量可以是一個(gè)m維的向量，每個(gè)維度的值表示對(duì)應(yīng)位置被假設(shè)為故障點(diǎn)的可能性，同時(shí)，隨機(jī)初始化每個(gè)粒子的速度，速度向量的維度與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李永彬，張林利，孟娜娜，張偉，高永強(qiáng)，劉文華，王偉，王磊，鄭昱，張志東，胡曉艷，宋翔昱，姜龍?jiān)?/a>，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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