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专利号: 2018105652546
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电网故障诊断方法,其步骤包括:

步骤一、根据电网区域网络拓扑结构,分别收集该区域各断路器动作信息,获取电网的停电区域,将停电区域中各线路作为疑似故障线路,并从停电区域外选择一条参考线路;

步骤二、针对疑似故障线路j,获得其故障时刻前三个周波的综合电流样本序列Xjb和故障时刻后三个周波的综合电流样本序列Xja,采用动态时间归整算法DTW,求出序列Xjb与Xja之间的DTW距离,将该距离构造为该线路的纵向差异度dzj;

步骤三、针对疑似故障线路j,利用DTW算法,求出该线路的样本序列Xj与参考线路的参考序列X0之间的DTW距离,将该距离构造为该线路的横向差异度dhj;

步骤四、按照步骤二、步骤三,分别求出停电区域内N条疑似故障线路的横向差异度、纵向差异度,组成一个2×N维的差异度矩阵;针对该矩阵,采用人工鱼群聚类算法进行优化求解和聚类,把各疑似故障线路聚类为两大类,即故障类和正常类,而每一类的聚类中心均为两行1列的向量,将聚类中心数值大的一类判断为故障类,另一类为正常类,将故障类中线路判断为故障线路。

2.根据权利要求1所述的一种电网故障诊断方法,其特征在于,在获取电网的停电区域后,收集电网停电区域中各疑似故障线路和停电区域外一条参考线路的三相电流采样值,构造各条线路的综合电流序列:将输电线路母线一端设为发送端,用S标注,另一端是线路接收端,用R标注,iS表示从线路的发送端流向线路的电流,iR表示从线路的接收端流向线路的电流,iaS、ibS、icS为线路发送端的三相电流的瞬时值,电流正方向规定为从母线发送端指向线路接收端:构造A相电流的差动电流为:

ia=iaS+iaR                (1)

构造其它两相的差动电流为ib、ic,定义该线路的综合电流为:

iz=ia+2ib-3ic              (2)

选取疑似故障线路j的故障时刻前后各三个周波的综合电流作为样本序列Xj,将参考线路的“虚拟故障时刻”前后各三个周波的综合电流作为参考序列X0。

3.根据权利要求2所述的一种电网故障诊断方法,其特征在于,步骤二所述的针对第j条疑似故障线路,采用传统的电流突变量检测方法得到电网发生故障时刻tl,通过录波数据分别得到该疑似故障线路j故障时刻前和故障时刻后各三个周波的电流数据;通过所述的线路综合电流序列构造方法,构造出该线路故障时刻前的综合电流序列xj(k1),其中,k1=tl-3T,…,tl-T是故障前各时刻,T表示一个周波的时间,构造出该线路故障时刻后的综合电流序列xj(k2),其中,k2=tl,…,tl+3T是故障后各时刻;然后针对疑似故障线路j,利用DTW算法,求出故障时刻后综合电流序列xj(k2)与故障时刻前综合电流序列xj(k1)之间的最小路径值,即纵向DTW距离γzj,将该纵向DTW距离γzj构造为第j条线路的纵向差异度dzj。

4.根据权利要求2所述的一种电网故障诊断方法,其特征在于,从停电区域外选择一条参考线路,利用上述步骤构造出参考线路的综合电流样本序列X0,针对停电区域中第j条疑似故障线路,构造出该线路的综合电流样本序列Xj;然后利用DTW算法,求解出该线路的序列Xj与参考线路的序列X0之间的最小路径值,构造为横向DTW距离γhj,将该横向DTW距离构造为第j条疑似故障线路的横向差异度dhj。

5.根据权利要求1所述的一种电网故障诊断方法,其特征在于,所述停电区域内N条线路的纵向差异度和横向差异度组成2×N差异度矩阵d=[x1,x2,...,xN;y1,y2,...,yN],其中,第一行为各线路的横向差异度,第二行为各线路的纵向差异度;此矩阵是待分类的原始样本集合,作为人工鱼群聚类算法的输入量:首先,初始化算法的参数,每条人工鱼包含分类结果和它们对应的聚类中心,同时,将矩阵d中各元素与聚类中心之间的距离和的倒数作为评价每条人工鱼优劣的适应度值,即每条人工鱼的聚类中心值;

其次,对若干条人工鱼执行三种行为,首先执行聚群行为,即将当前视野内所有人工鱼的聚类中心的平均数值作为鱼群中心位置的聚类中心,将矩阵d依照该聚类中心分成两类,具体执行时将每个元素分到聚类中心与该元素距离最近的一类;分类结束后得到鱼群中心的适应度值,如果该适应度值满足:fitc>fitm&&fitc/nf>δfitm,其中fitm为第m条人工鱼的适应度值,fitc为鱼群中心位置的适应度值,nf为视野内鱼的条数,δ为拥挤度因子;则鱼朝该位置移动一步,并依照新的聚类中心进行分类;

然后,执行追尾行为,找到当前视野内具有最大适应度值的人工鱼,若该位置的适应度值满足fitx>fitm&&fitx/nf>δfitm,其中fitx为具有最大适应度值的鱼的适应度值;朝该位置移动一步,并依照新的聚类中心进行分类;

对比追尾行为和聚群行为适应度值的大小,将其中适应度值大的行为保留,并将更新后的人工鱼赋给公告板,作为本次行为选择的结果,如果没有执行上述两种行为,则执行觅食行为;

觅食行为是找到视野范围内比自身适应度值大的人工鱼,朝其所在方向移动一步,如果没有拥有较大适应度值的人工鱼,则随机移动一步,并将更新后的人工鱼赋给公告板;至此第m条人工鱼的更新结束;

所有人工鱼均照此更新一次之后,更新每条人工鱼的聚类中心,完成一次迭代;

按照上述步骤反复迭代,达到迭代次数结束;

获得公告板中记录的最优人工鱼的分类结果及聚类中心,分类结果包含故障类和正常类两类;由该分类结果得到每条线路属于哪一类;选取聚类中心数值大的那一类作为故障类,然后将故障类包含的线路诊断为故障线路。