本發(fā)明涉及配電網(wǎng)，具體為配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，具有地域分布廣、電網(wǎng)規(guī)模大、設(shè)備種類多、網(wǎng)絡(luò)連接多樣、運(yùn)行方式多變等鮮明特點(diǎn)；隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)和用電需求的增長(zhǎng)，配電網(wǎng)一直在不斷地改造和擴(kuò)建，其規(guī)模也不斷擴(kuò)大，國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)縣級(jí)以上配電網(wǎng)的規(guī)模都已達(dá)到百條饋線以上，一些中、大型城市的中壓饋線已達(dá)到或超過千條。

2、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)下，出現(xiàn)了拉閘限電現(xiàn)象；負(fù)荷的構(gòu)成比例發(fā)生變化，居民、商業(yè)用電明顯增加，使有些線路和變壓器負(fù)荷加大，甚至因超負(fù)荷而造成局部停電；因電力系統(tǒng)自身的缺陷造成的局部故障擴(kuò)大，出現(xiàn)大面積長(zhǎng)時(shí)間停電事故的現(xiàn)象；由于無功電源配置和調(diào)節(jié)手段不適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展，電網(wǎng)電壓水平不能滿足電能質(zhì)量要求，造成電氣設(shè)備損壞甚至出現(xiàn)電壓崩潰造成的停電事故；在配電網(wǎng)的運(yùn)行中存在網(wǎng)損過高的問題等。因此，需對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行是當(dāng)下需要研究發(fā)展的方向。

3、公開號(hào)為cn109738766a的中國(guó)專利公開了一種配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)，通過設(shè)置散熱扇、通風(fēng)孔、預(yù)警數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、綜合分析處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)收集模塊、支撐桿、平衡底座、調(diào)節(jié)螺母和滾動(dòng)輪結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障預(yù)警系統(tǒng)在使用時(shí)不便更換工作地點(diǎn)和使用時(shí)預(yù)警效果有限會(huì)產(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致溫度過高影響使用的問題；但是，該專利存在以下缺陷：

4、現(xiàn)有的不能基于行波定位對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)地預(yù)警及定位，不能及時(shí)且精確地確定配電網(wǎng)故障位置，不能為后續(xù)的維修工作提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，導(dǎo)致配電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位系統(tǒng)，可基于行波定位對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)地預(yù)警及定位，能及時(shí)且精確地確定配電網(wǎng)故障位置，能為后續(xù)的維修工作提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，可提升配電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)采集模塊，用于對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的行波信號(hào)及行波情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，確定配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息及基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

5、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定出基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)；

6、模型訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位需求，構(gòu)建基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型；

7、測(cè)試優(yōu)化模塊，用于對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行測(cè)試優(yōu)化，確定出最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型；

8、預(yù)警定位模塊，用于對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)地預(yù)警及定位。

9、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：

10、行波監(jiān)測(cè)單元，用于對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的行波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及捕捉，確定出配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息；

11、行波采集單元，用于對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的行波情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及采集，確定出基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

12、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：

13、數(shù)據(jù)清洗單元，用于對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗；

14、獲取基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

15、對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，包括：

16、對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查；

17、根據(jù)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中每個(gè)參數(shù)的合理取值范圍和相互關(guān)系，檢查基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否合乎要求；

18、去除基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中超出正常范圍、邏輯上不合理或相互矛盾的不一致數(shù)據(jù)；

19、對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行無效值及缺失值處理；

20、去除基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中對(duì)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位無價(jià)值的無效數(shù)據(jù)及缺失數(shù)據(jù)；

21、確定出對(duì)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位有價(jià)值的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

22、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括：

23、特征提取單元，用于對(duì)清洗后的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提?。?/p>

24、獲取清洗后對(duì)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位有價(jià)值的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

25、對(duì)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位有價(jià)值的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提?。?/p>

26、提取出能夠反映配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位的特征；

27、確定出基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)。

28、優(yōu)選的，所述模型訓(xùn)練模塊包括：

29、數(shù)據(jù)收集單元，用于收集基于行波定位的配電網(wǎng)行波歷史數(shù)據(jù)；

30、根據(jù)配電網(wǎng)故障預(yù)警與定位需求，對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集；

31、模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型；

32、獲取基于行波定位的配電網(wǎng)行波歷史數(shù)據(jù)；

33、對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分；

34、確定出訓(xùn)練數(shù)據(jù)集及測(cè)試數(shù)據(jù)集；

35、選擇適用于配電網(wǎng)故障定位的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型框架；

36、基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，對(duì)選擇的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型框架進(jìn)行訓(xùn)練；

37、確定出基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型。

38、優(yōu)選的，所述測(cè)試優(yōu)化模塊包括：

39、性能測(cè)試單元，用于對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行測(cè)試；

40、獲取基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型；

41、基于測(cè)試數(shù)據(jù)集，對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行性能測(cè)試；

42、確定出基于配電網(wǎng)故障定位模型的性能測(cè)試結(jié)果；

43、調(diào)整優(yōu)化單元，用于對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行優(yōu)化；

44、獲取基于配電網(wǎng)故障定位模型的性能測(cè)試結(jié)果；

45、對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行挖掘分析；

46、確定出基于配電網(wǎng)故障定位模型的參數(shù)調(diào)整優(yōu)化方案；

47、根據(jù)基于配電網(wǎng)故障定位模型的參數(shù)調(diào)整優(yōu)化方案對(duì)配電網(wǎng)故障定位模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)整優(yōu)化；

48、確定出最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型。

49、優(yōu)選的，所述預(yù)警定位模塊包括：

50、故障預(yù)警單元，用于對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)預(yù)警；

51、獲取配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息；

52、對(duì)配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行挖掘分析；

53、當(dāng)配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息中含有行波信號(hào)時(shí)，則表明配電網(wǎng)存在故障行為，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)地故障預(yù)警；

54、當(dāng)配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息中不含行波信號(hào)時(shí)，則表明配電網(wǎng)不存在故障行為，不對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行故障預(yù)警。

55、優(yōu)選的，所述預(yù)警定位模塊還包括：

56、故障定位單元，用于對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)定位；

57、其中，獲取最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型；

58、獲取基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)；

59、將基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)輸入到最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型中；

60、基于最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估及故障定位；

61、確定出基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位結(jié)果；

62、其中，基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位結(jié)果包括配電網(wǎng)故障位置坐標(biāo)。

63、優(yōu)選的，所述預(yù)警定位模塊，包括：

64、比較模塊，用于在基于最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行定位后，計(jì)算最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型確定配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)的定位誤差，并與誤差閾值進(jìn)行比較；

65、確定模塊，用于在確定定位誤差大于預(yù)設(shè)誤差閾值時(shí)，生成對(duì)當(dāng)前故障定位的異常信息，同時(shí)對(duì)配電網(wǎng)故障定位模型的模型參數(shù)進(jìn)行更新處理；

66、所述比較模塊，包括：

67、第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算對(duì)配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)定位時(shí)發(fā)生第i次定位異常的概率pi：

68、

69、其中，c為組合符號(hào)；m為在對(duì)配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)定位時(shí)的定位次數(shù)；λ為對(duì)配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)定位時(shí)在區(qū)分故障節(jié)點(diǎn)類別時(shí)的最大分類錯(cuò)誤率；

70、第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)對(duì)配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)定位時(shí)發(fā)生第i次定位異常的概率pi，計(jì)算確定配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)的定位誤差w：

71、

72、其中，z為配電網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)類別總數(shù)；u為配電網(wǎng)的工作區(qū)域；d為在發(fā)生第i次定位異常時(shí)的定位路徑的偏差。

73、優(yōu)選的，系統(tǒng)還包括：組件定位模塊，用于：

74、在基于預(yù)警定位模塊確定配電網(wǎng)的故障設(shè)備后，獲取在當(dāng)前工況下組成故障設(shè)備的若干個(gè)工作組件的工作信號(hào)；

75、對(duì)所述若干個(gè)工作信號(hào)分別進(jìn)行特征提取，得到每個(gè)工作信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)域特征；所述時(shí)域特征包括均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、峰值、谷值；

76、根據(jù)每個(gè)工作信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)域特征組合成一個(gè)特征向量；基于k-means聚類算法對(duì)若干個(gè)特征向量進(jìn)行聚類分析，得到若干個(gè)聚類集合，并獲取聚類集合的聚類中心；根據(jù)若干個(gè)聚類中心構(gòu)建距離矩陣；所述距離矩陣的行和列分別對(duì)應(yīng)于不同的聚類中心，矩陣中的每個(gè)元素表示對(duì)應(yīng)行和列聚類中心之間的距離；

77、確定故障設(shè)備在故障狀態(tài)下所有工況的距離矩陣，生成第一距離矩陣群；

78、確定故障設(shè)備在正常狀態(tài)下所有工況的距離矩陣，生成第二距離矩陣群；

79、將第一距離矩陣群與第二距離矩陣群在對(duì)應(yīng)工況下的距離矩陣進(jìn)行比較，確定正常工況及異常工況；

80、確定正常工況與異常工況下新增工作組件信息，作為待篩選工作組件；

81、對(duì)待篩選工作組件進(jìn)行電磁干擾測(cè)試及抗電磁干擾測(cè)試，剔除通過電磁干擾測(cè)試及抗電磁干擾測(cè)試的待篩選工作組件，得到異常工作組件。

82、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

83、1、本發(fā)明通過對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的行波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及捕捉，確定出配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息，根據(jù)配電網(wǎng)故障預(yù)警需求，對(duì)配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行挖掘分析，當(dāng)配電網(wǎng)行波監(jiān)測(cè)信息中含有行波信號(hào)時(shí)，則表明配電網(wǎng)存在故障行為，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)地故障預(yù)警。

84、2、本發(fā)明通過對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的行波情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及采集，確定出基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定出基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)，根據(jù)配電網(wǎng)故障定位需求，基于最優(yōu)的配電網(wǎng)故障定位模型對(duì)基于行波定位的配電網(wǎng)行波特征數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估及故障定位，確定基于行波定位的配電網(wǎng)故障定位結(jié)果，可基于行波定位對(duì)配電網(wǎng)故障進(jìn)行及時(shí)地預(yù)警及定位，能及時(shí)且精確地確定配電網(wǎng)故障位置，能為后續(xù)的維修工作提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，可提升配電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性。