本發(fā)明屬于低壓配網(wǎng)故障診斷，具體涉及一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)電力的需求越來(lái)越大，對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來(lái)越高。由于目前配電網(wǎng)的復(fù)雜性，用電用戶地理位置分散、數(shù)量龐大，使得用電用戶在故障發(fā)生后，不能及時(shí)的解決和響應(yīng)。在傳統(tǒng)的故障區(qū)域定位方法中，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配電網(wǎng)電氣設(shè)備自動(dòng)化程度低，只能采用開(kāi)關(guān)試投的辦法來(lái)確定故障區(qū)域，從而導(dǎo)致眾多開(kāi)關(guān)反復(fù)動(dòng)作，產(chǎn)生超過(guò)電力線路的負(fù)荷極限的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題：由于配電網(wǎng)電氣設(shè)備自動(dòng)化程度低，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)反復(fù)動(dòng)作，產(chǎn)生超過(guò)電力線路的負(fù)荷極限的問(wèn)題；本發(fā)明提供了一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、獲取電力線路信息和設(shè)備信息，建立配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型和低壓配網(wǎng)電子地圖；

3、獲取節(jié)點(diǎn)通流信息，根據(jù)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行匹配得到監(jiān)測(cè)故障信息；

4、根據(jù)監(jiān)測(cè)故障信息預(yù)設(shè)故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)并定義故障類型，基于所述故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)建立故障樹(shù)模型計(jì)算故障事件的故障源概率；

5、獲取反饋故障信息和故障異常信息并進(jìn)行相似度匹配得到故障根因數(shù)據(jù)；

6、根據(jù)故障源概率和故障根因數(shù)據(jù)得到監(jiān)測(cè)故障信息和反饋故障信息所涉及的設(shè)備和電力線路并確定故障區(qū)域。

7、具體地，所述配電網(wǎng)模型包括編碼、類別、幾何屬性、關(guān)聯(lián)屬性、管理屬性；其中，所述編碼為設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)編碼，所述類別包括電源、線路、開(kāi)關(guān)、變壓器，所述幾何屬性為設(shè)備的地理空間信息，所述關(guān)聯(lián)屬性為設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系，所述管理屬性是表征設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)的數(shù)值參數(shù)。

8、具體地，所述確定故障區(qū)域的方法為：根據(jù)所述電力線路得到故障信息序列，并將所述故障信息序列同步保存在配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中；根據(jù)所述屬性數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到故障回路信息和連接關(guān)系；根據(jù)得到的回路信息標(biāo)記回路中的所有的開(kāi)關(guān)設(shè)備，根據(jù)開(kāi)關(guān)信息得出故障設(shè)備所在區(qū)域，將所述故障設(shè)備對(duì)應(yīng)的拓?fù)湓馗吡溜@示在所述低壓配網(wǎng)電子地圖上。

9、具體地，所述故障信息序列的生成方法為：在線路節(jié)點(diǎn)處安裝監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量電流負(fù)荷數(shù)據(jù)；若所述電流負(fù)荷大于預(yù)設(shè)閾值，則使用0來(lái)表征所述節(jié)點(diǎn)處的監(jiān)測(cè)故障信息，若所述電流負(fù)荷小于或等于預(yù)設(shè)閾值，則使用1來(lái)表征所述節(jié)點(diǎn)處的監(jiān)測(cè)故障信息；將所有節(jié)點(diǎn)的故障信息集成為故障信息序列。其中，故障信息包括節(jié)點(diǎn)故障和節(jié)點(diǎn)正常，0表示節(jié)點(diǎn)故障，1表示節(jié)點(diǎn)正常。

10、具體地，所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型建立方法為：先將變電站、變壓器、刀閘、斷路器、桿塔變換為點(diǎn)元素，將架空線和地埋線變換為線元素，將區(qū)域信息變換為面元素，然后將所述點(diǎn)元素、所述線元素、所述面元素的空間數(shù)據(jù)矢量化成配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；通過(guò)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)所述設(shè)備并建立屬性圖層，根據(jù)所述配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所述屬性圖層建立配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，其中，所述屬性數(shù)據(jù)庫(kù)為存儲(chǔ)有若干故障信息序列的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述故障信息序列由若干線路節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)故障信息組成。

11、具體地，基于所述故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)建立故障樹(shù)模型計(jì)算故障事件的故障源概率，包括：

12、定義故障類型，所述故障類型包括相間短路故障、小電流接地故障、高阻故障，并將所述相間短路故障類型設(shè)為頂層事件，將所述小電流接地故障類型設(shè)為中層事件，將所述高阻故障設(shè)為底層事件；

13、建立故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)，所述故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)數(shù)、父節(jié)點(diǎn)、子節(jié)點(diǎn)、權(quán)值、描述值，保存為鏈表并存儲(chǔ)到所述故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)中；

14、遍歷所述鏈表計(jì)算所述故障樹(shù)的最小割集，根據(jù)所述最小割集計(jì)算對(duì)應(yīng)的頂層事件故障類型的故障源概率，計(jì)算公式為：

15、

16、其中，q為故障概率，t為頂層事件故障類型，r為最小割集數(shù)，i和j為最小割集計(jì)數(shù)，p為概率密度函數(shù)，ki為最小割集的中層事件數(shù)，kj為最小割集的底層事件數(shù)。

17、具體地，所述相似度匹配的計(jì)算方法為：提取所述反饋故障信息和故障異常信息的語(yǔ)義特征得到語(yǔ)義特征向量和異常向量，將所述語(yǔ)義特征向量和異常向量映射到高維空間，并計(jì)算高維空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的相似度矩陣，計(jì)算公式為：

18、

19、其中，pj|i為在語(yǔ)義表征向量下異常向量占比的概率分布，σi為高斯分布標(biāo)準(zhǔn)差，xi為語(yǔ)義特征向量高維表示，xj為異常向量高維表示，k為高維空間數(shù)據(jù)點(diǎn)遍歷計(jì)數(shù)，n為語(yǔ)義特征向量高維數(shù)據(jù)點(diǎn)總量，m為異常向量高維數(shù)據(jù)點(diǎn)總量。

20、本發(fā)明的有益效果為：

21、(1)通過(guò)用函數(shù)模型來(lái)反映配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，依據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐譃槿舾蓚€(gè)區(qū)域進(jìn)行故障分析，計(jì)算出配電網(wǎng)故障的準(zhǔn)確定位信息，提高了故障定位精度；

22、(2)通過(guò)采集反饋故障信息和故障異常信息，對(duì)異常信息之間的關(guān)系和依賴進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表示，使用聚類算法對(duì)故障類別進(jìn)行劃分并標(biāo)注，通過(guò)建立故障樹(shù)模型確定故障分布和發(fā)生概率，將故障定位信息進(jìn)行圖形化展示，更直觀的對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行定位檢測(cè)，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和管理水平，簡(jiǎn)化了故障定位維護(hù)工作的成本和工作量。

技術(shù)特征：

1.一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，包括：獲取電力線路信息和設(shè)備信息，建立配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，所述配電網(wǎng)模型包括編碼、類別、幾何屬性、關(guān)聯(lián)屬性、管理屬性；其中，所述編碼為設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)編碼，所述類別包括電源、線路、開(kāi)關(guān)、變壓器，所述幾何屬性為設(shè)備的地理空間信息，所述關(guān)聯(lián)屬性為設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系，所述管理屬性是表征設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)的數(shù)值參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，所述確定故障區(qū)域的方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，所述故障信息序列的生成方法為：在線路節(jié)點(diǎn)處安裝監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量電流負(fù)荷數(shù)據(jù)；若電流負(fù)荷大于預(yù)設(shè)閾值，則使用0來(lái)表征所述節(jié)點(diǎn)處的監(jiān)測(cè)故障信息，若所述電流負(fù)荷小于或等于預(yù)設(shè)閾值，則使用1來(lái)表征所述節(jié)點(diǎn)處的監(jiān)測(cè)故障信息；將所有節(jié)點(diǎn)的故障信息集成為故障信息序列。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型建立方法為：先將變電站、變壓器、刀閘、斷路器、桿塔變換為點(diǎn)元素，將架空線和地埋線變換為線元素，將區(qū)域信息變換為面元素，然后將所述點(diǎn)元素、所述線元素、所述面元素的空間數(shù)據(jù)矢量化成配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；通過(guò)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)所述設(shè)備并建立屬性圖層，根據(jù)所述配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所述屬性圖層建立配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，其中，所述屬性數(shù)據(jù)庫(kù)為存儲(chǔ)有若干故障信息序列的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述故障信息序列由若干線路節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)故障信息組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，基于所述故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)建立故障樹(shù)模型計(jì)算故障事件的故障源概率，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法，其特征在于，所述相似度匹配的計(jì)算方法為：提取所述反饋故障信息和故障異常信息的語(yǔ)義特征得到語(yǔ)義特征向量和異常向量，將所述語(yǔ)義特征向量和異常向量映射到高維空間，并計(jì)算高維空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的相似度矩陣，計(jì)算公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于低壓配網(wǎng)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于動(dòng)態(tài)拓?fù)涞牡蛪号渚W(wǎng)故障模式分析方法。所述方法包括：獲取電力線路信息和設(shè)備信息，建立配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型和低壓配網(wǎng)電子地圖；獲取節(jié)點(diǎn)通流信息，根據(jù)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行匹配得到監(jiān)測(cè)故障信息；根據(jù)監(jiān)測(cè)故障信息預(yù)設(shè)故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)并定義故障類型，基于所述故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)建立故障樹(shù)模型計(jì)算故障事件的故障源概率；獲取反饋故障信息和故障異常信息并進(jìn)行相似度匹配得到故障根因數(shù)據(jù)；根據(jù)故障源概率和故障根因數(shù)據(jù)得到監(jiān)測(cè)故障信息和反饋故障信息所涉及的設(shè)備和電力線路并確定故障區(qū)域。通過(guò)本發(fā)明所述方法實(shí)現(xiàn)了低壓配網(wǎng)的故障定位，提高了配電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：郭良,但海瑜,王社達(dá),馮佳賓,商鍔,向繼文,程仁吉,毛振歡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司漢源縣供電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9