基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断技术制造技术

本申请涉及一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，包括以下步骤：S1：采集充分多的配电网发生单相接地故障时的已知故障类型和故障位置的故障录波器波形及零序电流值；S2：根据零序电流值获取零序电流突变量ΔI(m)

Single phase to ground fault diagnosis technology based on synchronous waveform and association rule in distribution network

【技术实现步骤摘要】
基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断技术
本申请属于配电网故障诊断
，尤其是涉及一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断技术。
技术介绍
配电网承担着将输电网的电能分配给电力用户的功能，直接影响着生活生产的各方面。据统计，我国每年停电损失中的90％左右源自配电网故障，配电网故障诊断与定位问题一直是电力系统的研究热点。我国中低压配电网多采用中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地，单相接地的故障电流很微弱，甚至消弧线圈的补偿电流有可能使零序电流小于非故障线电流，给故障诊断带来一定困难。而电力系统的运行经验表明，所有短路故障中单相接地占比可达65％。虽然单相接地后系统可继续运行1-2小时，对用电设备没有影响，但很容易发展为相间故障甚至是三相故障，造成更严重的危害。单相接地的故障定位及选线是配电网故障诊断领域的重要课题。传统的故障诊断主要使用开关量，即断路器和保护装置的动作信息，作为诊断依据。然而，基于开关量的诊断方法在面对馈线短路故障时表现良好，但在小电流接地故障方面表现出较大的缺点，因为目前当发生小电流接地故障时，电力规程要求断路器和其他继电保护装置不动作以保证配电网的供电可靠性。另外，断路器及保护装置存在误动、拒动且开关量容易因信道干扰发生信息丢失。因此，这类方法在小电流接地故障下缺乏准确和足够的输入数据。实际上，电网发生故障后，各类故障信息的变化是以因果逻辑顺序发生的。首先是以故障元件为中心，各节点电压、支路电流等电气量发生变化，只有满足保护装置的整定条件后，才会触发继电保护装置动作，并动作于断路器跳闸产生开关变位信息。因此电压和电流等电气量的变化是电网发生故障后最直接的反应，具有比开关量更为优越的准确性和可靠性，其中具有丰富的故障相关信息，蕴含着故障发生的机理，从电压和电流波形中提取的合理特征可以用于系统故障的分析。分布式电源、电动汽车及柔性互动负荷等分布式设备的大规模接入给配电网故障诊断带来了新的挑战。配电网正在由原来的单一辐射状网络转变为功率在多点可双向流动的复杂拓扑网络。依靠线路分布电容耦合和分布式电源接地点，系统形成多样化的电流回路，加之网络拓扑的动态变化，配电网运行方式更加复杂，导致故障电流特征变化频繁，电流保护判据不再固定。而采用局部信息的传统保护和故障诊断方案需事先离线整定，实际应用中作用范围受到局限，易受干扰，判别结果较片面，存在误动的可能且无法覆盖所有的场景。随着以现代信息技术为基础的电网量测系统的发展，如配网侧同步相量测量单元(D-PMU)、故障录波器(FaultWaveformRecorder)，调度中心能够采集到越来越多的精确信息并以时间序列的形式刻画出了电气量的实际变化波形，这为基于全系统综合信息的故障诊断方法在实际中的应用提供了坚实的数据基础。然而数据量的庞大也意味着数据冗余、效率低下等问题，需要探索在大量数据中挖掘有用信息的高效算法，以适应量测数据不断增长的趋势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有技术中配电网故障诊断的可靠性、正确性和快速性的不足，主要包括以下几点：(1)配电网短路故障的特征提取的接地电流微弱，消弧线圈补偿电流甚至导致故障线零序电流小于非故障线，间歇性接地频发使电弧不稳定，另外高阻故障多，故障特征不明显。(2)通用的FP-Growth算法路径繁多、条件树的数量庞大，运算量过大；(3)已有的短路故障辨识算法主要基于配电网变电站的就地故障信息，在实际的应用中面临很大的局限性，若将大量的波形数据从配电网的测量节点直接上传到调度中心并进行分析，冗余和低效率等问题是显而易见的，调度中心将面临海量数据，运行维护成本很高。从而本专利技术提供一种基于同步波形分析的诊断技术。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，包括以下步骤：S1：采集充分多的配电网发生单相接地故障时的已知故障类型和故障位置的故障录波器波形及零序电流值；S2：根据零序电流值获取零序电流突变量ΔI(m)0，以零序电流突变量ΔI(m)0大于设定的门限值ΔIset的时刻作为故障时刻；S3：根据故障录波器波形及零序电流值计算畸变比和零序电流能量；S4：将离散化的畸变比和零序电流能量数据与故障类型和故障位置的匹配形成离散化事务数据库；S5:对离散化事务数据库进行规则挖掘并对规则进行精简得到精简规则集。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，所述S5步骤中通过FP-Growth算法对离散化事务数据库进行规则挖掘。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，将所述S5步骤中挖掘的得到的结果标签和条件特征进行比较，在多条规则中仅保留结果标签相同和条件特征相似的一条规则。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，多条规则中仅保留能够导致置信度提高的规则。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，所述置信度是指其中一个条件特征或结果标签出现的情况下，另一个条件特征或结果标签相对出现的概率。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，所述FP-Growth算法包括以下步骤：S51：扫描数据库，统计各规则支持度，各规则按其出现次数降序排列形成头指针列表H，然后删除其中支持度低于阈值的规则，支持度support是指某规则集在事务数据库中出现的频率，体现的是基于绝对数量的频率；S52：扫描经步骤S51删除后的数据库，创建FP-tree，然后依次利用每一规则从根节点NULL开始更新FP-tree；S53：基于FP-tree挖掘频繁集，并只保留含有结果标签的前缀路径；S54：基于频繁集挖掘关联规则，进一步筛选只生成以结果标签为右项的关联规则。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，在S1中，利用卡伦鲍厄相模变换对原电流解耦得到α模、β模及0模分量。优选地，本专利技术的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，S3中，定义零序电流能量EI0作为波形特征反映各量测点零序电流的大小，n为录波器启动后的采样点总数，I(m)0i为录波器m在第i个采样点采集到的零序电流值；计算故障时刻前后各一个周波的α模、β模分量的畸变比R作为波形特征反映三相电流波形的变化，其中t为录波器在一个周波内的采样点数，Δt为周期差分算子，表示对时间序列以周期为单位计算差分，ΔtI(m)i＝I(m)i-I(m)(i-t)。一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则，其特征在于，通过基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法生成得到。一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断方法，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采集充分多的配电网发生单相接地故障时的已知故障类型和故障位置的故障录波器波形及零序电流值；/nS2：根据零序电流值获取零序电流突变量ΔI(m)

【技术特征摘要】
1.一种基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集充分多的配电网发生单相接地故障时的已知故障类型和故障位置的故障录波器波形及零序电流值；
S2：根据零序电流值获取零序电流突变量ΔI(m)0，以零序电流突变量ΔI(m)0大于设定的门限值ΔIset的时刻作为故障时刻；
S3：根据故障录波器波形及零序电流值计算畸变比和零序电流能量；
S4：将离散化的畸变比和零序电流能量数据与故障类型和故障位置的组合形成离散化事务数据库；
S5:对离散化事务数据库进行规则挖掘并对规则进行精简得到精简规则集。


2.根据权利要求1所述的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，所述S5步骤中通过FP-Growth算法对离散化事务数据库进行规则挖掘。


3.根据权利要求2所述的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，将所述S5步骤中挖掘的得到的结果标签和条件特征进行比较，在多条规则中仅保留结果标签相同和条件特征相似的一条规则。


4.根据权利要求3所述的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，多条规则中仅保留能够导致置信度提高的规则。


5.根据权利要求4所述的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，
所述置信度是指其中一个条件特征或结果标签出现的情况下，另一个条件特征或结果标签相对出现的概率。


6.根据权利要求5所述的基于同步波形与关联规则的配电网单相接地故障诊断规则生成方法，其特征在于，
所述FP-Growth算法包括以下步骤：
S51：扫描数据库，统计各规则支持度，各规则按其出现次数降序排列形成头指针列表H，然后删除其中支持度低于阈值的规则，支持度support是指某规则集在事务数据库中出现的频率，体现的是基于绝对数量的频率；
S52：扫描经步骤S51删除后的数据库，创建FP-tree，然后依次利用每一规则从根节点NULL开始...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐铭铭，马建伟，王磊，冯光，孙芊，贺翔，王鹏，潘勇，李强，赵理，陈明，肖寒，徐恒博，王倩，牛荣泽，李宗峰，张建宾，谢芮芮，赵健，李丰君，张林林，石访，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，山东大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41