一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法

本发明涉及直流微网的故障诊断领域，特别是涉及一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法。

背景技术：

1、在含储能单元的直流微网场景中，准确识别高阻接地故障的早期弱异常特征，是保障系统安全运行和提升故障处置及时性的关键前提。由于直流微网中广泛接入储能变流器、分布式电源及多类电力电子接口，系统故障电流受运行方式、荷电状态、负荷水平和故障电阻等多因素共同影响，其电流响应通常表现出明显的弱幅值、强非平稳性和多工况耦合特征。尤其在高阻接地故障条件下，故障电流幅值较小，暂态特征容易被背景噪声、负荷波动和变流器开关扰动掩盖，从而增加了故障早期识别与准确诊断的难度。已有关于直流微网保护与故障检测的研究表明，现有方法虽然能够在一定程度上完成故障检测或保护动作，但在高阻、弱故障及复杂工况条件下，仍普遍存在检测灵敏度不足、工况适应性有限以及对复杂电流特征利用不充分的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，在多工况电流采集基础上实现弱故障特征增强、时序—特征联合建模以及关键参数自适应优化的高阻接地故障早期预警与诊断方法，以提高复杂运行条件下的故障识别灵敏度、诊断准确性和模型稳定性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

3、步骤s1：首先从含储能单元的直流微网配电系统中，通过部署在直流母线、正极支路、负极支路、储能变流器接入支路以及对地泄漏监测点的多路电流传感器，实时采集系统运行期间的多类电流信号数据；

4、步骤s2：对含储能单元直流微网中的接地故障相关电流信号进行预处理，以抑制正常工况波动和背景噪声对接地故障识别的干扰，并增强接地故障初期的弱突变特征；

5、步骤s3：基于tcn–bigru–attention与qrtransformer的接地故障早期预警与诊断模型构建；

6、步骤s4：基于哲学命题优化器的接地故障早期预警与诊断模型关键参数自适应优化，输出最终优化后的接地故障早期预警结果和故障诊断结果。

7、本发明的有益效果是： 1.提高了高阻接地故障早期弱异常特征的可检测性

8、本发明通过对含储能单元直流微网中的多路接地故障相关电流信号进行采集，并采用改进多尺度形态学差分滤波进行预处理，能够在不同故障电阻、不同储能运行状态和不同负荷工况下增强高阻接地故障初期的弱突变特征，降低背景噪声和正常工况波动对故障识别的干扰，从而提高弱故障信号的可分辨性。

9、2.提高了复杂工况下故障特征表达的完整性

10、本发明不仅利用最优尺度下的接地故障immdf输出信号表征故障电流的时序演化信息，还进一步提取能量特征和熵特征构成目标特征向量，使故障信号的时序变化特征与统计判别特征能够同时被保留和利用，从而提高对高阻接地故障复杂响应规律的表达能力。

11、3.提高了接地故障预警与诊断的准确性

12、本发明构建了基于tcn–bigru–attention与qrtransformer的接地故障早期预警与诊断模型，能够对最优尺度下的接地故障immdf输出信号进行局部时序特征提取、全局时序依赖建模和关键片段增强，同时实现与目标特征向量之间的跨模态融合，从而提高高阻接地故障前兆状态识别、早期预警以及故障类别或等级诊断的准确性。

13、4.提高了模型对多工况变化的适应能力

14、本发明面向含储能单元直流微网场景，将储能变流器接入支路、电流运行状态、充放电模式及负荷水平等因素纳入故障信号采集和分析过程，使模型能够更好适应不同储能工况下故障电流响应差异，从而增强方法在复杂运行条件下的稳定性和适用性。

15、5.提高了关键参数配置的自适应优化能力

16、本发明进一步引入哲学命题优化器φpo，对预处理参数、诊断模型结构参数和预警判决参数进行联合优化，减少了参数配置对人工经验的依赖，使预处理过程、特征提取过程和故障诊断过程之间形成协同优化关系，从而提高模型整体性能和参数寻优效率。

17、6.增强了系统在线应用的工程可实施性

18、本发明的方法流程完整，包括多路电流采集、弱故障特征增强、时序—特征融合诊断以及关键参数优化，既可用于离线故障样本训练，也可用于在线实时监测、滚动预警和故障诊断，因此能够为含储能单元直流微网提供连续、稳定的高阻接地故障感知能力，具有较好的工程应用价值。

1.一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：所述步骤s1中，多类电流信号数据按照运行工况分为正常运行电流信号和不同故障电阻条件下的高阻接地故障电流信号；对于任一故障电阻条件，高阻接地故障电流信号按照采集通道包括直流母线故障电流信号、正极支路故障电流信号、负极支路故障电流信号、储能变流器接入支路故障电流信号以及对地泄漏电流信号。

3.根据权利要求1所述的一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：所述步骤s3包括：

5.根据权利要求1所述的一种含储能单元的直流微网高阻接地故障早期预警与诊断方法，其特征在于：所述步骤s4包括：