基于变点探测技术的电网故障检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于变点探测技术的电网故障检测方法，首先使用多数据源采集电网各状态量实时数据，进行预处理并选择各节点状态量的实测数据建立时间序列；再利用基于RuLSIF的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值；然后根据设定的评判指标，比较各变点探测值的大小，评估故障的位置或方位；最后采集各节点的三相电流和电压，利用对称分量法得到故障时的正序、负序、零序故障分量，通过序分量选相法来判别故障类型。本发明专利技术借助变点探测技术探知故障后电网状态量的时空变化特性，以此判断出故障节点、受影响范围以及不受影响的位置。

Power point fault detection method based on change point detection technique

The invention provides a network fault detection method of change point detection technology based on the first use of multi source data acquisition grid state real-time data preprocessing and select data of each node state established time series; and then use the change point of RuLSIF detection technology to analyze the time series based on the pre after processing the data calculation of density ratio of isolated value based on the obtained change point change related power system node quantity detection value; and then according to the evaluation index set, comparing the change points detection value, evaluation of the fault position or orientation; finally collect three-phase current and voltage of each node, using the method of symmetrical components when the fault sequence, negative sequence and zero sequence fault component, through the sequence component method to judge the type of fault phase selection. The invention uses the change point detection technology to find out the time and space variation characteristics of the state of the power grid after the fault, so as to judge the fault node, the affected range and the non affected position.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统故障诊断
，具体而言涉及一种基于变点探测技术的电网故障检测方法。
技术介绍
随着大煤电、大核电、大型可再生能源基地集约化开发进度的加快，以及大规模、远距离、高压直流输电技术的快速发展，我国特高压电网将形成“五纵六横”的结构，电网联系更加紧密。电网运行方式和动态行为复杂多变，各区域电网间相互依赖和耦合程度也越来越强，电网特性将由区域主导模式转向总体模式，电网的运行特性和调度控制将变得非常复杂。虽然，各区域电网互联使电力系统更加稳定，较大范围的故障大大减少，但是故障是无法避免的。电力系统中的某些设备，随时都有因绝缘材料的老化、制造中的缺陷、自然灾害等原因出现故障而退出运行，其对电网、设备及社会造成的破坏和经济损失是我们不愿看到的。调度员应该快速分析故障特征，判断故障设备并尽快恢复用户供电。这时，故障数据的分析和处理就显得尤为重要了。随着计算机和通信技术的不断发展，数字式保护和故障录波器等智能电子装置在电网中的应用已越来越普遍。在电网发生故障或受到扰动时，这些设备都会记录大量的数据。为了实现这些数据的采集和利用，近年来开展了电网故障信息系统的建设，取得了一定成效，但目前故障信息的综合利用和故障诊断的准确性仍不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于充分利用电网数据，提供一种新的电网故障检测方法，可以探知故障后电网状态量的时空变化特性，判别故障类型，以满足工程应用的要求。为达成上述目的，本专利技术提出一种基于变点探测技术的电网故障检测方法，包括以下步骤：(1)使用相量测量单元(PMU)、SCADA系统和故障录波等多数据源采集电网各状态量实时数据，将收集回来的数据进行预处理，过滤掉噪声数据及不符合要求的异常数据，输出满足变点探测过程的高质量的数据集，并得其变化轨迹；选择各节点状态量的实测数据建立时间序列；(2)利用相关无约束最小二乘重要性拟合估计(RuLSIF)的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值；(3)根据设定的评判指标，比较各变点探测值的大小，评估故障的位置或方位，其中：根据设定的评判指标，对各节点的变点探测值进行归类，评估故障影响范围；判定最大值所对应的节点为故障节点，数值在某一设定范围内的为受影响节点，数值较小的为无影响节点；(4)采集各节点的三相电流和电压，利用对称分量法得到故障时的正序、负序、零序故障分量，通过序分量选相法即各分量相位关系来判别故障类型。由以上本专利技术的技术方案可知，本专利技术的电网故障检测方法的优点在于：本专利技术优化了原有电网故障数据只能被较初步的分析和处理，解决原有方法不能深层次地理解并有效地使用这些数据的问题，创造性地运用相关无约束最小二乘重要性拟合估计(RuLSIF)的变点探测技术探知故障后电网状态量的时空变化特性。这样，不仅可以评估故障位置或方位，也可以推测出故障影响范围。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是根据本专利技术某些实施例的故障数据采集、分析、判断、应用的流程示意图。图2是根据本专利技术某些实施例的基于变点探测技术的电网故障检测方法的实现流程图。图3是根据本专利技术某些实施例的故障时刻各节点基于相关无约束最小二乘重要性拟合估计(RuLSIF)的变点探测技术的变点探测值图。图4是本专利技术某些实施例的故障范围评估图。图5是本专利技术某些实施例的故障录波波形图。图6是本专利技术某些实施例的矢量分析图。图7是本专利技术某些实施例的序分量分析图。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。结合图1、图2所示，根据本专利技术的实施例，一种基于变点探测技术的电网故障检测方法，包括以下步骤：步骤(1)使用相量测量单元(PMU)、SCADA系统和故障录波等多个数据源采集电网各状态量实时数据，将收集回来的数据进行预处理，过滤掉噪声数据及不符合要求的异常数据，输出满足变点探测过程的高质量的数据集，并得其变化轨迹；选择各节点状态量的实测数据建立时间序列；(2)利用相关无约束最小二乘重要性拟合估计(RuLSIF)的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值；(3)根据设定的评判指标，比较各变点探测值的大小，评估故障的位置或方位，其中：根据设定的评判指标，对各节点的变点探测值进行归类，评估故障影响范围；判定最大值所对应的节点为故障节点，数值在某一设定范围内的为受影响节点，数值较小的为无影响节点；(4)采集各节点的三相电流和电压，利用对称分量法得到故障时的正序、负序、零序故障分量，通过序分量选相法即各分量相位关系来判别故障类型。在前述步骤(1)中，我们可以根据选择的参考机组，使用多个数据采集机对同一节点的状态量的进行实时采集，例如采集各节点的电压、电流以及功率等参数，对收集回来的数据进行预处理以利于后续的分析处理，例如利用相关无约束最小二乘重要性拟合估计(RuLSIF)的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据进行计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值在得到这些实时采集的原始数据后，需要进行预处理，若对同一节点同一时刻，各数据采集机反馈回来的数据有较大差异，则将噪声数据过滤掉，或使用分箱、聚类等噪声数据的处理方法得出准确的数据，输出满足变点探测过程的高质量数据集，得其变化轨迹。选择各节点状态量的实测数据建立时间序列。设y(t)∈Rd是一个在时间轴上的d维的时间序列采样值，构造子序列Y(t)Y(t)＝[y(t),y(t+1),…y(t+K-1)](1)则t时刻的样本序列可以定义为Y(t)＝[Y(t),Y(t+1),…Y(t+n-1)](2)优选地，在步骤(2)和(3)之间还包括以下步骤：基于时间序列的极大值点可以确定故障后暂态信号的奇异点的特性，这些奇异点对应着故障时刻、故障切除时刻、重合闸时刻、故障恢复时刻，选择奇异时刻各节点状态量的变点探测值建立空间序列，便于之后的故障评估。前述步骤(2)中，所述相关无约束最小二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变点探测技术的电网故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用多数据源采集电网各状态量实时数据，将收集回来的数据进行预处理，过滤掉噪声数据及异常数据，输出满足变点探测过程的数据集，得到其变化轨迹；选择各节点状态量的实测数据建立时间序列；（2）利用相关无约束最小二乘重要性拟合估计的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值；（3）根据设定的评判指标，比较各变点探测值的大小，评估故障的位置或方位，其中：根据设定的评判指标，对各节点的变点探测值进行归类，评估故障影响范围，判定最大值所对应的节点为故障节点，数值在某一设定范围内的为受影响节点，数值较小的为无影响节点。（4）采集各节点的三相电流和电压，利用对称分量法得到故障时的正序、负序、零序故障分量，通过序分量选相法即各分量相位关系来判别故障类型。

【技术特征摘要】
1.一种基于变点探测技术的电网故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用多数据源采集电网各状态量实时数据，将收集回来的数据进行预处理，过滤掉噪声数据及异常数据，输出满足变点探测过程的数据集，得到其变化轨迹；选择各节点状态量的实测数据建立时间序列；（2）利用相关无约束最小二乘重要性拟合估计的变点探测技术对各时间序列进行分析，对预处理过后的数据计算基于密度比值的孤立值，获得电网各节点相关状态量变化的变点探测值；（3）根据设定的评判指标，比较各变点探测值的大小，评估故障的位置或方位，其中：根据设定的评判指标，对各节点的变点探测值进行归类，评估故障影响范围，判定最大值所对应的节点为故障节点，数值在某一设定范围内的为受影响节点，数值较小的为无影响节点。（4）采集各节点的三相电流和电压，利用对称分量法得到故障时的正序、负序、零序故障分量，通过序分量选相法即各分量相位关系来判别故障类型。2.根据权利要求1所述的基于变点探测技术的电网故障检测方法，其特征在于，在步骤（2）和（3）之间还包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：董惠婷，王建山，黄晓明，楼伯良，余一平，黄弘扬，孙维真，金宇清，鞠平，陈新琪，魏路平，卢嘉华，吴跨宇，陆承宇，赵一琰，卢岑岑，邓晖，华文，熊鸿韬，张静，沈赋，沈亚玲，孙卫娟，张浩，陈京，
申请(专利权)人：河海大学，国网浙江省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32