本發明涉及導線單相觸樹接地故障識別,具體涉及一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法。
背景技術:
1、配電網10kv架空線路發生樹線觸碰故障即是一種可能引發森林火災的故障形式,在配網線路日常運維過程中應該重點防范。
2、10kv線路發生樹線觸碰故障后,產生放電電弧和電流泄漏,高溫電弧和泄漏電流的熱效應作用一段時間后,樹線接觸部位即會被炭化,然后依次出現水分大量蒸發、炭化通道和火焰沿植被表面發展蔓延,直至火焰和電弧貫穿整個植被。即10kv線路樹線觸碰引燃故障的發展演化可以分為4個典型階段:初始搭接放電→水分蒸發→明火蔓延→燃燒貫穿,隨著故障的發展,引發山火的風險越來越大。從故障發展演化的角度看,如果能夠在故障發展的第一階段就檢測識別出故障,進而處置故障,則能夠完全防止樹線故障引發森林火災。檢測識別故障的階段越晚,如第四階段才識別出故障,則此技術防治山火的效果越差,樹線觸碰故障引發森林火災的風險就越大。因此,準確識別樹線觸碰引燃故障發展演化過程,對于提前處置故障、防治樹線觸碰故障引發森林火災至關重要。目前缺乏相關的技術,不能對樹線觸碰引燃故障的發展演化過程進行檢測識別。目前廣泛采用的單相接地保護技術,通過判斷故障發生時的零序電壓、零序電流是否達到預先設定的閾值,從而實現故障發生與否的判斷,缺乏對樹線觸碰引燃故障發展演化過程的研判。實際使用過程中,采用傳統的單相接地保護技術防山火,由于缺乏對故障發展過程的認識和檢測識別,為追求防山火效果,保護設置往往很靈敏,而運行中瞬時性故障占比很大,從而帶來頻繁跳閘停電事件,嚴重影響了供電可靠性,對人民群眾生產生活帶來了負面影響。因此,缺乏故障發展過程演化識別的技術,其防山火的針對性、準確性和有效性有限,嚴重影響了供電可靠性。
技術實現思路
1、本發明提供一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,為解決目前缺乏導線觸樹單相接地故障(tsf)發展演變過程識別技術,無法分辨故障發展到何種程度、何種階段,缺乏差異化的、有針對性的、精確的故障處置技術。
2、本發明通過下述技術方案實現:
3、一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,包括:
4、采集導線單相觸樹接地故障全過程的初始配網線路數據和現象視頻;
5、對所述初始配網線路數據進行預處理得到中間配網線路數據;
6、基于所述現象視頻的時間點將所述初始配網線路數據劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數據集;
7、對所述數據集進行預處理得到四個故障階段以及一個正常階段的中間配網線路數據;
8、基于dicnn網絡模型建立初始故障發展演化識別模型,并分別以四個故障階段以及一個正常階段的中間配網線路數據為輸入、四個故障階段以及一個正常階段的識別結果為輸出對所述初始故障發展演化識別模型進行訓練,最終得到最終故障發展演化識別模型;
9、將所述最終故障發展演化識別模型設置與配網線路終端,通過檢測配網線路的配網線路數據從而識別是否有樹線觸碰故障發生,以及故障發展到的階段。
10、作為優化,所述初始配網線路數據和中間配網線路數據均包括相電壓和零序電流。
11、作為優化,基于所述現象視頻的時間點將所述初始配網線路數據劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數據集具體過程為:
12、b1、根據所述現象視頻結合四個故障階段的現象將所述現象視頻的時間點進行劃分;
13、b2、根據劃分出來的時間點對所述時間步長數據進行劃分,得到四個故障階段以及一個正常階段的相電壓和零序電流形成的數據集。
14、作為優化,對所述數據集進行預處理得到中間配網線路數據具體為:
15、a1、對所述數據集進行重組得到時間步長數據;
16、a2、對所述時間步長數據進行正則化處理得到正則化信號序列,該時間步長數據即為中間配網線路數據。作為優化,所述dicnn網絡模型包括兩個輸入層、兩組特征提取網絡、一個輸出層,所述相電壓和零序電流分別通過對應的所述輸入層和對應的特征提取網絡進入輸出層,從而使得所述輸出層輸出對應的識別結果。
17、作為優化,每組所述特征提取網絡由若干卷積塊堆疊而成,沿數據傳輸的方向,每個所述卷積塊均包括卷積層、批歸一化層、激活函數層、最大池化層。
18、作為優化,沿數據傳輸的方向,所述卷積層的卷積核逐漸增大。
19、作為優化,沿數據傳輸的方向,所述輸出層包括用于將兩個所述特征提取網絡的組合輸出進行平鋪為一維向量的flatten層、用于隨機屏蔽部分神經元從而避免記憶偶發非相關特征的錯誤映射降低過擬合的dropout層、將所述dropout層輸出的特征空間映射為樣本標記空間的全連接層以及將所述樣本標記空間轉換為各個類別的概率值以輸出最終識別結果的softmax層。
20、作為優化,還包括:
21、根據故障發展到的階段結合山火風險等級設置針對性的故障處置策略。
22、本發明與現有技術相比,具有如下的優點和有益效果:
23、通過本發明的方法,分析導線單相觸樹接地故障發展演化過程的特征,不僅實現了導線單相觸樹接地故障發生與否的識別,還實現了故障發展演化階段的識別,對故障發生發展的認識更深刻,為故障精確識別處置奠定了基礎,是首次實現。
24、本發明在準確識別導線單相觸樹接地故障四個發展階段的基礎上,結合不同的山火風險等級,提出差異化的故障處置策略,既能有效防治山火災害,又兼顧供電可靠性的保障,解決了現有防山火技術手段導致頻繁跳閘停電的弊端,實現了安全效益、經濟效益和社會效益的綜合最大化。
1.一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,所述初始配網線路數據和中間配網線路數據均包括相電壓和零序電流。
3.根據權利要求2所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,基于所述現象視頻的時間點將所述初始配網線路數據劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數據集具體過程為:
4.根據權利要求3所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,對所述數據集進行預處理得到中間配網線路數據具體為:
5.根據權利要求2所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,所述dicnn網絡模型包括兩個輸入層、兩組特征提取網絡、一個輸出層,所述相電壓和零序電流分別通過對應的所述輸入層和對應的特征提取網絡進入輸出層,從而使得所述輸出層輸出對應的識別結果。
6.根據權利要求5所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,每組所述特征提取網絡由若干卷積塊堆疊而成,沿數據傳輸的方向,每個所述卷積塊均包括卷積層、批歸一化層、激活函數層、最大池化層。
7.根據權利要求6所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,沿數據傳輸的方向,所述卷積層的卷積核逐漸增大。
8.根據權利要求6所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,沿數據傳輸的方向,所述輸出層包括用于將兩個所述特征提取網絡的組合輸出進行平鋪為一維向量的flatten層、用于隨機屏蔽部分神經元從而避免記憶偶發非相關特征的錯誤映射降低過擬合的dropout層、將所述dropout層輸出的特征空間映射為樣本標記空間的全連接層以及將所述樣本標記空間轉換為各個類別的概率值以輸出最終識別結果的softmax層。
9.根據權利要求1所述的一種基于導線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法,其特征在于,還包括: