本發(fā)明涉及導(dǎo)線單相觸樹接地故障識別，具體涉及一種基于導(dǎo)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(shù)：

1、配電網(wǎng)10kv架空線路發(fā)生樹線觸碰故障即是一種可能引發(fā)森林火災(zāi)的故障形式，在配網(wǎng)線路日常運維過程中應(yīng)該重點防范。

2、10kv線路發(fā)生樹線觸碰故障后，產(chǎn)生放電電弧和電流泄漏，高溫電弧和泄漏電流的熱效應(yīng)作用一段時間后，樹線接觸部位即會被炭化，然后依次出現(xiàn)水分大量蒸發(fā)、炭化通道和火焰沿植被表面發(fā)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(fā)展演化可以分為4個典型階段：初始搭接放電→水分蒸發(fā)→明火蔓延→燃燒貫穿，隨著故障的發(fā)展，引發(fā)山火的風(fēng)險越來越大。從故障發(fā)展演化的角度看，如果能夠在故障發(fā)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(fā)森林火災(zāi)。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(shù)防治山火的效果越差，樹線觸碰故障引發(fā)森林火災(zāi)的風(fēng)險就越大。因此，準確識別樹線觸碰引燃故障發(fā)展演化過程，對于提前處置故障、防治樹線觸碰故障引發(fā)森林火災(zāi)至關(guān)重要。目前缺乏相關(guān)的技術(shù)，不能對樹線觸碰引燃故障的發(fā)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(shù)，通過判斷故障發(fā)生時的零序電壓、零序電流是否達到預(yù)先設(shè)定的閾值，從而實現(xiàn)故障發(fā)生與否的判斷，缺乏對樹線觸碰引燃故障發(fā)展演化過程的研判。實際使用過程中，采用傳統(tǒng)的單相接地保護技術(shù)防山火，由于缺乏對故障發(fā)展過程的認識和檢測識別，為追求防山火效果，保護設(shè)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(chǎn)生活帶來了負面影響。因此，缺乏故障發(fā)展過程演化識別的技術(shù)，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(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于導(dǎo)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(dǎo)線觸樹單相接地故障（tsf）發(fā)展演變過程識別技術(shù)，無法分辨故障發(fā)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(shù)。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于導(dǎo)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(dǎo)線單相觸樹接地故障全過程的初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)和現(xiàn)象視頻；

5、對所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)進行預(yù)處理得到中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)；

6、基于所述現(xiàn)象視頻的時間點將所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數(shù)據(jù)集；

7、對所述數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理得到四個故障階段以及一個正常階段的中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)；

8、基于dicnn網(wǎng)絡(luò)模型建立初始故障發(fā)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(wǎng)線路數(shù)據(jù)為輸入、四個故障階段以及一個正常階段的識別結(jié)果為輸出對所述初始故障發(fā)展演化識別模型進行訓(xùn)練，最終得到最終故障發(fā)展演化識別模型；

9、將所述最終故障發(fā)展演化識別模型設(shè)置與配網(wǎng)線路終端，通過檢測配網(wǎng)線路的配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)從而識別是否有樹線觸碰故障發(fā)生，以及故障發(fā)展到的階段。

10、作為優(yōu)化，所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)和中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)均包括相電壓和零序電流。

11、作為優(yōu)化，基于所述現(xiàn)象視頻的時間點將所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數(shù)據(jù)集具體過程為：

12、b1、根據(jù)所述現(xiàn)象視頻結(jié)合四個故障階段的現(xiàn)象將所述現(xiàn)象視頻的時間點進行劃分；

13、b2、根據(jù)劃分出來的時間點對所述時間步長數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)集。

14、作為優(yōu)化，對所述數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理得到中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)具體為：

15、a1、對所述數(shù)據(jù)集進行重組得到時間步長數(shù)據(jù)；

16、a2、對所述時間步長數(shù)據(jù)進行正則化處理得到正則化信號序列，該時間步長數(shù)據(jù)即為中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)。作為優(yōu)化，所述dicnn網(wǎng)絡(luò)模型包括兩個輸入層、兩組特征提取網(wǎng)絡(luò)、一個輸出層，所述相電壓和零序電流分別通過對應(yīng)的所述輸入層和對應(yīng)的特征提取網(wǎng)絡(luò)進入輸出層，從而使得所述輸出層輸出對應(yīng)的識別結(jié)果。

17、作為優(yōu)化，每組所述特征提取網(wǎng)絡(luò)由若干卷積塊堆疊而成，沿數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，每個所述卷積塊均包括卷積層、批歸一化層、激活函數(shù)層、最大池化層。

18、作為優(yōu)化，沿數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，所述卷積層的卷積核逐漸增大。

19、作為優(yōu)化，沿數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍鲚敵鰧影ㄓ糜趯蓚€所述特征提取網(wǎng)絡(luò)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(jīng)元從而避免記憶偶發(fā)非相關(guān)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(zhuǎn)換為各個類別的概率值以輸出最終識別結(jié)果的softmax層。

20、作為優(yōu)化，還包括：

21、根據(jù)故障發(fā)展到的階段結(jié)合山火風(fēng)險等級設(shè)置針對性的故障處置策略。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

23、通過本發(fā)明的方法，分析導(dǎo)線單相觸樹接地故障發(fā)展演化過程的特征，不僅實現(xiàn)了導(dǎo)線單相觸樹接地故障發(fā)生與否的識別，還實現(xiàn)了故障發(fā)展演化階段的識別，對故障發(fā)生發(fā)展的認識更深刻，為故障精確識別處置奠定了基礎(chǔ)，是首次實現(xiàn)。

24、本發(fā)明在準確識別導(dǎo)線單相觸樹接地故障四個發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同的山火風(fēng)險等級，提出差異化的故障處置策略，既能有效防治山火災(zāi)害，又兼顧供電可靠性的保障，解決了現(xiàn)有防山火技術(shù)手段導(dǎo)致頻繁跳閘停電的弊端，實現(xiàn)了安全效益、經(jīng)濟效益和社會效益的綜合最大化。

技術(shù)特征：

1.一種基于導(dǎo)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)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(wǎng)線路數(shù)據(jù)和中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)均包括相電壓和零序電流。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于導(dǎo)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(xiàn)象視頻的時間點將所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數(shù)據(jù)集具體過程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于導(dǎo)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(shù)據(jù)集進行預(yù)處理得到中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)模型包括兩個輸入層、兩組特征提取網(wǎng)絡(luò)、一個輸出層，所述相電壓和零序電流分別通過對應(yīng)的所述輸入層和對應(yīng)的特征提取網(wǎng)絡(luò)進入輸出層，從而使得所述輸出層輸出對應(yīng)的識別結(jié)果。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)由若干卷積塊堆疊而成，沿數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍總€所述卷積塊均包括卷積層、批歸一化層、激活函數(shù)層、最大池化層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于導(dǎo)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(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，所述卷積層的卷積核逐漸增大。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于導(dǎo)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(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，所述輸出層包括用于將兩個所述特征提取網(wǎng)絡(luò)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(jīng)元從而避免記憶偶發(fā)非相關(guān)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(zhuǎn)換為各個類別的概率值以輸出最終識別結(jié)果的softmax層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于導(dǎo)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：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及導(dǎo)線單相觸樹接地故障識別技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于導(dǎo)線單相觸樹接地故障演化過程的分階段識別方法，包括：采集導(dǎo)線單相觸樹接地故障全過程的初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)和現(xiàn)象視頻；基于所述現(xiàn)象視頻的時間點將所述初始配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)劃分成四個故障階段以及一個正常階段的數(shù)據(jù)集；對所述數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理得到中間配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)；基于DICNN網(wǎng)絡(luò)模型建立初始故障發(fā)展演化識別模型，并進行訓(xùn)練，得到最終故障發(fā)展演化識別模型；將所述最終故障發(fā)展演化識別模型設(shè)置與配網(wǎng)線路終端，通過檢測配網(wǎng)線路的配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)從而識別是否有樹線觸碰故障發(fā)生、故障發(fā)展到的階段。本發(fā)明實現(xiàn)了故障發(fā)展演化階段的識別。

技術(shù)研發(fā)人員：孫章,胡馨月,陳瑾雯,宋瀟瀟,寧鑫,王匯靈
受保護的技術(shù)使用者：西華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21