一种具有自适应能力的行波故障定位方法及系统与流程

本发明涉及行波故障定位，具体是一种具有自适应能力的行波故障定位方法及系统。

背景技术：

1、随着电力系统的规模不断扩大，电力能源结构的复杂性不断提高，对电网中故障检测与定位，是保障生产生活平稳运行的重要基础。

2、而现有的行波故障定位技术中，在电力线路结构复杂的网络中，由于各节点的连接支路、线路间的实际物理结构相较于传统电网的长距离线路，其物理结构更为复杂，传统的单端行波定位和双端行波定位在使用时缺乏对实际线路物理特征的考量，无法避免地出现精度缺失导致定位模糊的问题。

3、因此，需要一种具有自适应能力的行波故障定位方法及系统解决上述技术缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有自适应能力的行波故障定位方法及系统，以解决现有技术中提出的的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有自适应能力的行波故障定位方法，包括以下分析步骤：

4、步骤s100：根据电网结构将电力线路中各部件分割为不同维修节点，采集各节点历史维修数据，计算各维修节点维修系数；

5、步骤s200：分析各多邻接维修节点行波传播时间，采集电网中故障行波信号，分析当前故障行波在各维修节点传递的路径合理性，对电力线路进行行波传递最短路径分析；

6、步骤s300：检测采集故障行波信号到达不同传感器的时间差，对各维修节点进行巡检判断，筛选所有的巡检节点；

7、步骤s400：计算分析各巡检节点的故障置信度，确定各巡检节点的巡检优先级，向维修人员进行依次进行巡检节点信息反馈。

8、根据上述技术方案，所述步骤s100中包括以下分析步骤：

9、步骤s101：获取电网结构信息，将电网划分为电力线路和电力设备；其中电力线路指电力中用于连接各电力设备的电线通路；

10、步骤s102：遍历分析电力中各段电力线路硬件特征，在任一段电力线路中，当硬件特征发生变化时，将变化点两端的电力线路分别设置为不同的维修节点；其中，电力线路的硬件特征指电力线路的物理参数和电气特性；

11、步骤s103：将各电力设备划分为不同的维修节点，并根据电力线路结构连接各维修节点；将电网线路进行精确划分，并划分为不同的维修节点，在节点连接支路更多、线路间的实际物理结构更复杂的现代化电力网络系统中，能够对系统线路进行更为精确的分析，进而保障最终定位的精确性；

12、步骤s104：采集各维修节点历史维修数据，对于任一维修节点n，计算分析维修节点n的维修系数，根据公式：

13、；

14、其中，为维修节点n的维修系数,为自然对数e的指数函数，为维修节点n的磨损维修系数，为维修节点n距前一次维修时间点的使用时间，为维修节点n维修优化系数，n为维修节点n的维修次数，为前一次维修时间点前的无故障使用时间，为常参数，用于确保计算公式分母取值不为0；通过计算各维修节点的历史维修数据，分析预测各维修节点在出现电网系统故障时需要进行维修的可能性，提高了定位结果的可解释性。

15、根据上述技术方案，所述步骤s200包括以下分析步骤：

16、s201：测量电网中各非单邻接维修节点行波传递时间；对于双邻接维修节点，采集行波由一端传递到另一端所需时间；对于多邻接维修节点，分别采集维修节点各端子间行波传递时间；

17、s202：分析当前故障行波是否能够在各维修节点端子间传递，对于任一维修节点的一组端子x和y，若当前故障行波无法在端子x至y方向传递，则在进行行波传递最短路径分析时，去除包含端子x至y方向传递的所有路径；若当前故障行波能够在端子x至y方向传递，对行波传递路径不作调整；对行波信号进行传递路径分析判断，确保行波传递最短路径分析结果的合理性，确保后续巡检节点筛选结果的合理性；

18、s203：对于任意维修节点a和b，分析维修节点a和b间行波传递最短路径；筛选a和b之间所有行波传递线路，计算各线路中各维修节点所使用的行波传递时间之和，并将行波传递时间最短的线路及用时作为维修节点a和b之间的行波传递最短路径。

19、根据上述技术方案，所述步骤s300包括以下分析步骤：

20、步骤s301：在电网中设置行波检测传感器，当检测到异常行波时，采集各传感器采集到的行波前沿时间数据；

21、步骤s302：任意选取两个检测到故障行波的传感器构成行波检测传感器组合，计算两传感器检测到的行波前沿时间差，构建行波传递时间窗口；其中，为两传感器检测到的当前故障行波前沿时间差，为两传感器间时间同步误差；充分考虑实际应用中行波检测传感器间时间同步的误差，确保在进行故障定位时对行波信号分析计算的精确性与合理性，尽可能地规避计算分析时的误差，进一步提高算法实际应用的精确性；

22、步骤s303：对于任一维修节点，若由该节点通过行波传递最短路径进行行波传递至两传感器所用时间差处于行波传递时间窗口内，则判定该节点为当前传感器组合标记节点；

23、步骤s304：遍历所有检测到故障行波的行波检测传感器组合，筛选出各组传感器组合包含的所有标记节点作为当前故障行波巡检节点。

24、根据上述技术方案，所述步骤s400中包括以下分析步骤：

25、计算分析电网各巡检节点的故障置信度，对于任一巡检节点m，根据公式：

26、；

27、其中，为巡检节点m的故障置信度，为巡检节点m的维修系数，i为检测到当前故障行波的传感器组合编号，为检测到当前故障行波的传感器组合数量，为从巡检节点m至传感器组合i中两传感器行波传递最短路径所用时间差，为传感器组合i中两传感器检测到的当前故障行波前沿时间差，为传感器组合i中两传感器间时间同步误差，为传感器组合i的对巡检节点m的标记标识；其中，若巡检节点m属于传感器组合i的标记节点，则；若巡检节点m不属于传感器组合i的标记节点，则；综合各节点的维修系数计算各巡检节点的故障置信度，充分分析在出现电网系统故障时各巡检节点发生故障的可能性，在确定了可能发生故障的巡检节点范围时，进一步对巡检节点进行排序分析，提高了算法精确性和故障处理的响应速度，最大限度规避电力系统故障对生产生活造成的干扰；

28、将所有巡检节点根据故障置信度从大到小进行排序，若两巡检节点故障置信度数值相等，则根据维修系数从大到小进行次级排序，并将最终排序次序作为各巡检节点巡检优先级；其中，次序靠前的巡检节点巡检优先级高于次序靠后的巡检节点；

29、依次向巡检人员发送巡检节点优先级和巡检节点实际地理方位，并发送故障核验巡检反馈。

30、应用上述技术方案中所述的一种具有自适应能力的行波故障定位方法的一种具有自适应能力的行波故障定位系统，所述系统包括：故障行波检测模块、行波路径分析模块、巡检节点筛选模块；

31、所述故障行波检测模块用于检测电网中出现的异常故障行波信号，并采集各传感器检测到的行波前沿时间点数据，计算各传感器获取的行波前沿时间差；所述行波路径分析模块用于将电网划分为维修节点，计算各维修节点维修系数，还用于测量各维修节点端子间行波传递所用时间，分析行波传递最短路径；所述巡检节点筛选模块根据各传感器组合获取的行波前沿时间差筛选巡检节点，计算各巡检节点的故障置信度，分配巡检优先级，向维修人员进行依次进行巡检节点信息反馈。

32、根据上述技术方案，所述故障行波检测模块包括：故障行波识别单元、行波检测传感器、时钟同步单元、行波前沿时间差计算单元；

33、所述故障行波识别单元用于识别电网中出现的异常行波信号并判断是否属于故障行波；所述时钟同步单元对各行波检测传感器检测信号进行时间同步；所述行波前沿时间差计算单元用于计算各行波检测传感器检测到的故障行波前沿时间差。

34、根据上述技术方案，所述行波路径分析模块包括：维修节点划分单元、维修系数计算单元、行波传递合理性分析单元、行波传递最短路径分析单元；

35、所述维修节点划分单元用于将电网中的电力线路和电力设备划分为维修节点；所述维修系数计算单元用于计算各维修节点的维修系数；所述行波传递合理性分析单元用于验证故障行波是够能够在各维修节点端子间传递；所述行波传递最短路径分析单元用于分析故障行波在各维修节点间传递用时最短的路径，以确定行波检测传感器所检测到第一次的行波信号路径。

36、根据上述技术方案，所述巡检节点筛选模块包括：时间窗口构建单元、巡检节点筛选单元、故障置信度计算单元、巡检节点反馈单元；

37、所述时间窗口构建单元用于根据传感器组合检测到的行波前沿时间差，构建行波传递时间窗口；所述巡检节点筛选单元用于根据所述行波传递时间窗口对各维修节点进行巡检判断，筛选所有的巡检节点；所述故障置信度计算单元用于计算各巡检节点的故障置信度数值；所述巡检节点反馈单元用于分配各巡检节点巡检优先级并向巡检人员依次进行巡检节点信息反馈。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、本发明中，通过维修节点划分，将多节点、多支路电力线路分割为维修节点网络，对复杂的现代化电力网络进行更为精确的分析，保障最终故障定位的精确性；其次，通过分析维修节点的额历史维修数据，充分考量各维修节点的使用老化等物理参数状态，为后续定位分析提供了数据支持，增强巡检定位结果的可解释性；此外，在进行巡检节点筛选时，考虑实际情境下传感器的时间同步误差，通过构架时间窗口筛选可能出现故障的巡检节点，进一步分析各巡检节点的故障置信度进行优先级分配，充分考虑实际情境下各巡检节点的出现故障的可能性，提高了算法精确性和故障处理的响应速度，最大限度规避电力系统故障对生产生活造成的干扰。