基于配电网的故障检测方法及设备与流程

本申请涉及电力系统故障检测与配电网故障选线领域，尤其涉及一种基于配电网的故障检测方法及设备。

背景技术：

1、配电网单相接地故障选线中，通常采用暂态零序电流、行波特征或基于历史数据的智能识别方法进行故障线路判别。

2、然而，上述方法在高阻接地、电弧接地及分布式电源接入引起的拓扑和潮流变化场景下，易受故障电流微弱、波形畸变及参数失配影响，导致特征辨识能力下降；其中单一判据对噪声、工况变化和未知样本的适应性有限，进一步使选线准确性、可靠性和泛化能力难以兼顾。

3、因此，如何在复杂运行场景下提高配电网单相接地故障选线的准确性、可靠性和适应性，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供基于配电网的故障检测方法及设备，以解决上述技术问题。该方案面向配电网单相接地故障选线场景，综合利用能够反映线路故障电流不平衡特性、故障传播暂态响应差异以及线路间波形关联关系的多维故障表征信息，对各线路进行联合分析与判别，从而在复杂运行工况下实现故障线路的有效识别。

2、第一方面，本申请实施例提供一种基于配电网的故障检测方法，包括：

3、根据配电网中每一线路的三相电流信号，生成每一所述线路的负序能量；所述负序能量表征线路的负序电流分量在预设频段内的能量；

4、根据每一所述线路的行波信号，生成每一所述线路的行波能量比；所述行波能量比表征线路的第一行波能量与第二行波能量的比值，所述第一行波能量表征由故障点传播至采样点的行波能量，所述第二行波能量表征由母线侧传播至采样点的行波能量；

5、根据各线路的零序电流信号，生成每一所述线路的波形相似度；所述波形相似度表征线路的零序电流波形与其他线路的零序电流波形之间的匹配程度；

6、根据各线路的负序能量、行波能量比、以及波形相似度，从所有线路中确定出目标线路；所述目标线路表征发生单相接地故障的线路。

7、在一种可能的实施方式中，根据各线路的负序能量、行波能量比、以及波形相似度，从所有线路中确定出目标线路，包括：

8、根据每一所述线路的负序能量、行波能量比、以及波形相似度，生成每一所述线路的融合特征向量；

9、根据各线路的融合特征向量，生成待预测数据；

10、将所述待预测数据输入至预设模型，得到输出的每一线路的故障概率；所述预设模型为训练完成的神经网络模型，用于基于拓扑结构，对待预测数据进行数据推理，得到每一线路的故障概率；所述拓扑结构表征各线路之间的电气连接关系；

11、根据各线路的故障概率，从所有线路中确定出目标线路。

12、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

13、基于待训练的初始模型，根据训练数据，确定所述训练数据的故障概率；所述训练数据融合有各线路在历史时刻下的行波能量比；

14、根据各训练数据的故障概率，以及各训练数据在历史时刻下的行波能量比，确定惩罚信息；所述惩罚信息用于保证初始模型输出的判断结果符合行波能量守恒的物理规律；

15、根据所述惩罚信息，调整所述初始模型的参数，直至所述初始模型满足预设条件，将满足预设条件时的初始模型，作为所述预设模型。

16、在一种可能的实施方式中，根据各训练数据的故障概率，以及各训练数据在历史时刻下的行波能量比，确定惩罚信息，包括：

17、根据每一所述训练数据的故障概率，确定每一所述训练数据的指示信息；所述指示信息表征是否对训练数据施加惩罚；

18、根据每一所述训练数据在历史时刻下的行波能量比，确定每一所述训练数据的偏差信息；所述偏差信息表征训练数据在历史时刻下的行波能量比偏离预设阈值的程度；

19、根据各所述训练数据的指示信息和各所述训练数据的偏差信息，确定所述惩罚信息。

20、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

21、响应于接收到开关变位信号，获取拓扑变化信息；所述拓扑变化信息表征各线路之间的电气连接关系发生改变的状态数据；

22、根据所述拓扑变化信息，更新所述拓扑结构。

23、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

24、响应于所述预设模型的预测准确率小于预设阈值，对所述预设模型进行增量训练。

25、在一种可能的实施方式中，根据各线路的零序电流信号，生成每一所述线路的波形相似度，包括：

26、对于每一线路，根据所述线路的零序电流信号和其他任一线路的零序电流信号，确定所述线路与所述其他任一线路之间的相似度；

27、从所述线路对应的所有相似度中筛选出目标相似度，并将所述目标相似度作为所述线路的波形相似度。

28、在一种可能的实施方式中，零序电流信号包括在预设时间段内基于预设采样窗口所采集的至少一个采样信号，所述预设采样窗口的时间长度小于所述预设时间段的时间长度；

29、根据所述线路的零序电流信号和其他任一线路的零序电流信号，确定所述线路与所述其他任一线路之间的相似度，包括：

30、将所述线路的零序电流信号中的采样信号，作为第一采样信号，将所述其他任一线路的零序电流信号中的采样信号，作为第二采样信号，对于每一第一采样信号和每一第二采样信号，确定所述第一采样信号与所述第二采样信号之间的距离信息；

31、根据各所述距离信息，确定所述线路与所述其他任一线路之间的相似度。

32、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

33、向中性点注入谐波电流；所述谐波电流用于在发生高阻接地故障时增强各线路的三相电流信号和零序电流信号中的故障特征；

34、获取各线路的三相电流信号、以及获取各线路的零序电流信号。

35、第二方面，本申请实施例提供一种基于配电网的故障检测设备，包括：存储器，处理器；

36、所述存储器存储计算机执行指令；

37、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述处理器执行如上第一方面和/或第一方面各种可能的实施方式。

38、本申请实施例提供的基于配电网的故障检测方法及设备，通过根据配电网中每一线路的三相电流信号生成表征线路负序电流分量在预设频段内能量的负序能量，根据每一线路的行波信号生成表征由故障点传播至采样点的第一行波能量与由母线侧传播至采样点的第二行波能量之比的行波能量比，并根据各线路的零序电流信号生成表征线路零序电流波形与其他线路零序电流波形之间匹配程度的波形相似度，能够从负序特征、暂态行波特征以及零序波形关联特征多个维度对线路状态进行互补表征和联合判别，进而从所有线路中更准确地确定发生单相接地故障的目标线路，提高复杂运行场景下故障选线的准确性、可靠性和适应性。

1.一种基于配电网的故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各线路的负序能量、行波能量比、以及波形相似度，从所有线路中确定出目标线路，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各训练数据的故障概率，以及各训练数据在历史时刻下的行波能量比，确定惩罚信息，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各线路的零序电流信号，生成每一所述线路的波形相似度，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，零序电流信号包括在预设时间段内基于预设采样窗口所采集的至少一个采样信号，所述预设采样窗口的时间长度小于所述预设时间段的时间长度；

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种基于配电网的故障检测设备，其特征在于，包括：存储器，处理器；