基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電網(wǎng)應用領域，特別是涉及一種基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法。
【背景技術】
[0002]電力是國民經(jīng)濟的基礎，對于一個國家的發(fā)展至關重要，因此，保證電力系統(tǒng)安全有效的運行成為了重中之重?，F(xiàn)代配電網(wǎng)具有拓撲關系復雜，節(jié)點數(shù)量多，密集等特點，實際運行過程中由于外力破壞、極端天氣、設備老化等原因難免會發(fā)生故障。當前，電力系統(tǒng)內(nèi)采用了各種技術來減少故障搶修的時間，然而對于故障的預警的研究卻少有涉及。
[0003]現(xiàn)有的一些對故障進行預警的方法，是通過對配電線路的負荷狀態(tài)的監(jiān)控來實現(xiàn)的。然而，經(jīng)過對某供電局5年以來故障原因的統(tǒng)計，線路負荷過大并不是造成配電網(wǎng)故障發(fā)生的主要原因，也很難將線路負荷的變化與發(fā)生故障建立起直接聯(lián)系。因此，基于負荷來預測配網(wǎng)故障的可行性不強、準確率也不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要的提供一種可能性強且準確率高的基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法。
[0005]基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法，包括:
[0006]獲取配網(wǎng)線路的當前擾動事件對應的當前暫態(tài)波形；
[0007]將所述當前暫態(tài)波形依次與預設樣本庫中各故障類型中的故障過程樣本數(shù)據(jù)集中的樣本暫態(tài)波形進行匹配并計算個體匹配度，同時將所述個體匹配度與第一閾值進行比較，根據(jù)比較的結果確定與所述當前暫態(tài)波形匹配的樣本暫態(tài)波形；
[0008]獲取所述配網(wǎng)線路的當前擾動事件發(fā)生時間與當前擾動事件之前的故障發(fā)生時間之間的擾動事件的暫態(tài)波形，所述擾動事件的暫態(tài)波形組成當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集；
[0009]獲取所述匹配的樣本暫態(tài)波形所屬的故障過程樣本數(shù)據(jù)集中發(fā)生時間在所述匹配的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間之前的樣本暫態(tài)波形，所述樣本暫態(tài)波形組成目標過程樣本集;
[0010]根據(jù)所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的暫態(tài)波形及其對應的發(fā)生時間與所述目標過程樣本集中的樣本暫態(tài)波形及其對應的發(fā)生時間計算所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集與所述目標過程樣本集的總體匹配度；
[0011]將所述總體匹配度與第二閾值進行比較；
[0012]若大于，則生成預警信息，所述預警信息包括匹配度大于所述第一閾值的樣本暫態(tài)波形對應的故障類型及所述配網(wǎng)線路的信息。
[0013]在其中一種實施方式中，在所述獲取配網(wǎng)線路的當前擾動事件對應的當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)的步驟之前，
[0014]預先建立樣本庫，所述樣本庫中存儲故障類型、與每次發(fā)生故障時至發(fā)生故障前設定時間內(nèi)的歷史擾動事件對應的樣本波形數(shù)據(jù)及其時間信息；將每次發(fā)生故障時至發(fā)生故障前設定時間內(nèi)的歷史擾動事件對應的樣本波形數(shù)據(jù)組成每次故障對應的故障過程樣本數(shù)據(jù)集。
[0015]在其中一種實施方式中，所述計算總體匹配度的步驟包括:
[0016]將所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的每一暫態(tài)波形與所述目標過程樣本集中的每一樣本暫態(tài)波形分別進行匹配并計算相似匹配度，所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中所有的暫態(tài)波形的最高相似匹配度值的均方根值為總體波形匹配度；
[0017]根據(jù)所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中每個所述暫態(tài)波形對應的擾動事件的發(fā)生時間，與其在所述目標過程樣本集中相似匹配度最高的樣本波形對應的擾動事件的發(fā)生時間計算順序匹配度；
[0018]根據(jù)所述總體波形匹配度與所述順序匹配度計算所述總體匹配度。
[0019]在其中一種實施方式中，所述順序匹配度的計算公式為:
[0020]順序匹配度=r/(n_l)*100%;
[0021]其中，η為所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的擾動事件總數(shù)為所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中，前一個擾動事件的暫態(tài)波形的相似匹配度最高的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間早于后一個擾動事件的暫態(tài)波形的相似匹配度最高的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間的擾動事件的個數(shù)累加值。
[0022]在其中一種實施方式中，其特征在于，所述將當前暫態(tài)波形與所述樣本暫態(tài)波形進行匹配的方法包括:
[0023]分別對所述暫態(tài)波形和所述樣本暫態(tài)波形進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換，分別得到對應的第一基波分量和第二基波分量；
[0024]分別對所述第一基波分量和所述第二基波分量進行有效值計算得到第一有效值和第二有效值；
[0025]對所述第一有效值和所述第二有效值分別使用最小二乘法計算得到所述暫態(tài)波形與所述樣本暫態(tài)波形的匹配度。
[0026]一種基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警系統(tǒng)，包括:
[0027]第一獲取模塊，用于獲取配網(wǎng)線路的當前擾動事件對應的當前暫態(tài)波形；
[0028]第一比較模塊，用于將所述當前暫態(tài)波形依次與預設樣本庫中各故障類型中的故障過程樣本數(shù)據(jù)集中的樣本暫態(tài)波形進行匹配并計算個體匹配度，同時將所述個體匹配度與第一閾值進行比較，根據(jù)比較的結果確定與所述當前暫態(tài)波形匹配的樣本暫態(tài)波形；
[0029]第二獲取模塊，用于獲取所述配網(wǎng)線路的當前擾動事件發(fā)生時間與當前擾動事件之前的故障發(fā)生時間之間的擾動事件的暫態(tài)波形，所述擾動事件的暫態(tài)波形組成當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集；
[0030]第三獲取模塊，用于獲取所述匹配的樣本暫態(tài)波形所屬的故障過程樣本數(shù)據(jù)集中發(fā)生時間在所述匹配的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間之前的樣本暫態(tài)波形，所述樣本暫態(tài)波形組成目標過程樣本集；
[0031]總體匹配度計算模塊，用于根據(jù)所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的暫態(tài)波形及其對應的發(fā)生時間與所述目標過程樣本集中的樣本暫態(tài)波形及其對應的發(fā)生時間計算所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集與所述目標過程樣本集的總體匹配度；
[0032]第二比較模塊，用于將所述總體匹配度與第二閾值進行比較；
[0033]預警信息生成模塊，用于在所述第二比較模塊的比較結果為大于時，生成預警信息，所述預警信息包括匹配度大于所述第一閾值的樣本暫態(tài)波形對應的故障類型及所述配網(wǎng)線路的信息。
[0034]在其中一種實施方式中，還包括:樣本庫，所述樣本庫中預先存儲故障類型與每次發(fā)生故障時至發(fā)生故障前設定時間內(nèi)的歷史擾動事件對應的樣本波形數(shù)據(jù)及其時間信息；將每次發(fā)生故障時至發(fā)生故障前設定時間內(nèi)的歷史擾動事件對應的樣本波形數(shù)據(jù)組成每次故障對應的故障過程樣本數(shù)據(jù)集。
[0035]在其中一種實施方式中，所述總體匹配度計算模塊包括:
[0036]總體波形匹配度計算單元，用于將所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的每一暫態(tài)波形與所述目標過程樣本集中的每一樣本暫態(tài)波形分別進行匹配并計算相似匹配度，所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中所有的暫態(tài)波形的最高相似匹配度值的均方根值為總體波形匹配度；
[0037]順序匹配度計算單元，用于根據(jù)所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中每個所述暫態(tài)波形對應的擾動事件的發(fā)生時間，與其在所述目標過程樣本集中相似匹配度最高的樣本波形對應的擾動事件的發(fā)生時間計算順序匹配度；
[0038]總體匹配度計算單元，用于根據(jù)所述總體波形匹配度與所述順序匹配度計算所述總體匹配度。
[0039]在其中一種實施方式中，所述順序匹配度的計算公式為:
[0040]順序匹配度=r/(n_l)*100%;
[0041]其中，η為所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中的擾動事件總數(shù)為所述當前暫態(tài)波形數(shù)據(jù)集中，前一個擾動事件的暫態(tài)波形的相似匹配度最高的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間早于后一個擾動事件的暫態(tài)波形的相似匹配度最高的樣本暫態(tài)波形的發(fā)生時間的擾動事件的個數(shù)累加值。
[0042]在其中一種實施方式中，所述第一比較模塊和總體匹配度計算模塊將當前暫態(tài)波形與所述樣本暫態(tài)波形進行匹配的方法包括:
[0043]分別對所述暫態(tài)波形和所述樣本暫態(tài)波形進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換，分別得到對應的第一基波分量和第二基波分量；
[0044]分別對所述第一基波分量和所述第二基波分量進行有效值計算得到第一有效值和第二有效值；
[0045]對所述第一有效值和所述第二有效值分別使用最小二乘法計算得到所述暫態(tài)波形與所述樣本暫態(tài)波形的匹配度。
[0046]該基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法，通過預先建立樣本庫，該樣本庫對歷史存儲有歷史故障發(fā)生的暫態(tài)波形，將配網(wǎng)線路的當前擾動事件對應的第一當前暫態(tài)波形與樣本庫的數(shù)據(jù)進行比較。在電網(wǎng)的實際運行中，對于設備老化、樹障等原因引起的故障，其在發(fā)生影響到電網(wǎng)正常運行的故障前，一般會有發(fā)生一些電壓、電流跳變的擾動事件。該基于暫態(tài)波形的配網(wǎng)故障預警方法，充分利用了歷史故障數(shù)據(jù)和包括電能質量系統(tǒng)、暫態(tài)