一种配电自动化开关故障诊断方法、设备及可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种配电自动化开关故障诊断方法、设备及可读存储介质，包括：步骤1，选取特征量建立状态评价指标体系的评语集和故障诊断故障集，构成配电自动化开关状态评价指标体系；步骤2，建立模糊评判模型因子集及分层，评判因子隶属度函数，最终建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型；步骤3，根据模糊C均值的改进灰色关联度法，建立模糊C均值聚类的配电自动化开关故障诊断模型。本发明专利技术利用模糊C均值聚类法对参考序列进行聚类选择最具代表性的序列，改进后的分析方法提高了计算效率，达到了利用系统信息完成高效故障诊断的目的；又能够很好的区分结果，不容易产生判断偏颇的错误，提高了故障识别的准确度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种配电自动化开关故障诊断方法、设备及可读存储介质
本专利技术属于配电自动化开关故障诊断领域，涉及一种配电自动化开关故障诊断方法、设备及可读存储介质。
技术介绍
随着经济和社会的不断发展，整个社会对供电可靠性提出了更高的要求。配电网作为直接与用户发生关系的终端系统，实时反映着用户在安全、经济等方面的要求，其安全稳定性至关重要。而配电网供电可靠性的提高，离不开高可靠性的配电自动化开关设备。提升配电自动化开关的可靠性，是提升配电网供电稳定性的必然要求。为提高配电自动化开关的可靠性，选取合适的影响因子对其进行及时、准确、客观的状态评估及故障诊断十分必要。常用的电力设备状态评估方法主要有神经网络法、层次分析法和模糊理论法。有文献采用抽样方法对开关柜进行整体评价，采用在线监测数据进行个体评价，但其仅从开关柜个体出发，缺乏对电网整体运行情况的考虑；有文献采用隶属度函数和比例模型，将配电开关柜信息量化并得出其整体状态评价结果，但其并未对分层部分进行权重分析，且只完成了状态评价；还有文献提出一种结合了熵权理论的分层模糊综合评价方案，但其未考虑故障成因，无法作为故障诊断的参考依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种配电自动化开关故障诊断方法、设备及可读存储介质，本专利技术旨在保证诊断准确度的同时极大地减少计算量，为快速、准确、客观地实现对配电自动化开关状态的实时监测及智能电网自动化的进一步发展提供了参考。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种配电自动化开关故障诊断方法，包括以下步骤：步骤1，选取特征量建立状态评价指标体系的评语集和故障诊断故障集，进而共同构成配电自动化开关状态评价指标体系；步骤2，基于配电自动化开关运行状态评价指标体系的特征量，建立模糊评判模型因子集及分层，再根据配电自动化开关故障信息和状态评估标准建立评判因子隶属度函数，进行综合加权模糊运算，最终建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型；步骤3，根据模糊C均值的改进灰色关联度法，建立模糊C均值聚类的配电自动化开关故障诊断模型。本专利技术进一步的改进在于：所述步骤1中选取的特征量为根据配电自动化开关整体运行状态的五种指标中提取的11种影响因子；所述11种影响因子构成因素集U＝(u1,u2,...,u11)，并将因素集U从下至上分为2层；其中，第1层为U1＝{u1,u2,u3,u4}，U2＝{u5,u6,u7}，U3＝{u8,u9}，U4＝{u10}，U5＝{u11}；第2层为U＝{U1,U2,U3,U4,U5}；u1表示测得断路器的红外温度，u2表示断路器的累计开断次数占总次数的百分比，u3表示断路器的气体压力状态，u4表示测得断路器的超声波值，u5表示测得回路母线的超声波值，u6表示测得母线连接处温度，u7表示测得母线绝缘电阻，u8表示测得电缆线路的超声波值，u9表示测得电缆接头处的红外温度，u10表示测得环境湿度，u11表示运行负荷率。所述步骤1中的评语集为E＝{e1,e2,e3,e4,e5}；其中e1,e2,e3,e4,e5分别对应良好、正常、注意、异常、严重5个等级；当等级为e4或e5时认定为故障，需要进行故障诊断。所述步骤1中的故障诊断故障集的建立方法如下：针对配电自动化开关故障信息，将故障分为7种工作状态：正常状态、重/过载导致的绝缘失效、潮湿/凝露造成的绝缘失效、开关柜肘型头故障、断路器电磁操动机构拒动/误动故障、灭弧/绝缘能力问题以及配电终端电磁兼容性能问题，由此建立故障诊断故障集。所述步骤2建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型的具体方法如下：步骤2.1，建立模糊评判模型因子集及分层：基于配电自动化开关运行状态评价指标体系的特征量，采用半岭模型对数据进行标准化处理后再进行下一步评价；半岭模型的评分函数分为降半岭函数和升半岭函数，其具体的函数表达式如下：降半岭函数为：升半岭函数为：其中，a和b是模型的阈值；x是评分参数的实际测量值；f(x)为评分的结果值；采用半岭模型对数据进行标准化处理后再进行下一步评价；步骤2.2，通过分析配电自动化开关故障信息和状态评估标准，建立影响线性及非线性时的各评估隶属函数，即各评判因子集对评语集E的关系矩阵Ri＝(rij)m*n(i＝1,2,...,11)；步骤2.3，根据权重系数矩阵和模糊矩阵，进行综合加权模糊运算，得到最终模糊评判结果。所述步骤3建立模糊C均值聚类的配电自动化开关故障诊断模型的具体方法如下：步骤3.1，采用模糊C均值的改进灰色关联度法，把n组数据X＝{x1,x2,...,xn}分为c个模糊组，其中x1＝(u1,u2,...,un)表示一组样本；定义目标函数J为每个数据与聚类中心间的距离平方和，即：其中，U＝{uij}为隶属矩阵，V＝{vi}为隶属矩阵，vi每组的聚类中心，i＝1,2,...,c；dij为样本xj与第i组聚类中心的欧氏距离，m为模糊系数，选取m＝2；模糊C均值聚类法计算具体步骤如下：①初始化聚类类别数c，迭代阈值ε及隶属度矩阵U(0)；②构建拉格朗日函数，更新聚类中心矩阵V：③更新隶属度矩阵U：④判断||U(b+1)-U(b)||<ε，成立则算法结束，输出U,V；反之，继续更新迭代；此后，将待诊断数据与求得的聚类中心V求取关联系数并进行关联度排序，关联度最高者诊断为该种故障类型。一种配电自动化开关故障诊断终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用模糊C均值聚类法对参考序列进行聚类选择最具代表性的序列，改进后的分析方法能够克服传统灰色关联方法的不足，既提高了计算效率，即待诊断数据是与参考数据的聚类中心求取的关联系数，而不是与每组特征值序列，可以大大减少计算量，达到了利用系统信息完成高效故障诊断的目的；又能够很好的区分结果，不容易产生判断偏颇的错误，提高了故障识别的准确度和效率。【附图说明】图1为本专利技术诊断方法的流程图；图2为本专利技术一实施例分层模糊评价流程图；图3为本专利技术评价指标体系特征量图；图4为本专利技术一实施例模糊C均值聚类算法流程图。【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，选取特征量建立状态评价指标体系的评语集和故障诊断故障集，进而共同构成配电自动化开关状态评价指标体系；/n步骤2，基于配电自动化开关运行状态评价指标体系的特征量，建立模糊评判模型因子集及分层，再根据配电自动化开关故障信息和状态评估标准建立评判因子隶属度函数，进行综合加权模糊运算，最终建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型；/n步骤3，根据模糊C均值的改进灰色关联度法，建立模糊C均值聚类的配电自动化开关故障诊断模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，选取特征量建立状态评价指标体系的评语集和故障诊断故障集，进而共同构成配电自动化开关状态评价指标体系；
步骤2，基于配电自动化开关运行状态评价指标体系的特征量，建立模糊评判模型因子集及分层，再根据配电自动化开关故障信息和状态评估标准建立评判因子隶属度函数，进行综合加权模糊运算，最终建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型；
步骤3，根据模糊C均值的改进灰色关联度法，建立模糊C均值聚类的配电自动化开关故障诊断模型。


2.根据权利要求1所述的配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1中选取的特征量为根据配电自动化开关整体运行状态的五种指标中提取的11种影响因子；
所述11种影响因子构成因素集U＝(u1,u2,...,u11)，并将因素集U从下至上分为2层；其中，第1层为U1＝{u1,u2,u3,u4}，U2＝{u5,u6,u7}，U3＝{u8,u9}，U4＝{u10}，U5＝{u11}；第2层为U＝{U1,U2,U3,U4,U5}；u1表示测得断路器的红外温度，u2表示断路器的累计开断次数占总次数的百分比，u3表示断路器的气体压力状态，u4表示测得断路器的超声波值，u5表示测得回路母线的超声波值，u6表示测得母线连接处温度，u7表示测得母线绝缘电阻，u8表示测得电缆线路的超声波值，u9表示测得电缆接头处的红外温度，u10表示测得环境湿度，u11表示运行负荷率。


3.根据权利要求1所述的配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1中的评语集为E＝{e1,e2,e3,e4,e5}；其中e1,e2,e3,e4,e5分别对应良好、正常、注意、异常、严重5个等级；当等级为e4或e5时认定为故障，需要进行故障诊断。


4.根据权利要求1所述的配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1中的故障诊断故障集的建立方法如下：
针对配电自动化开关故障信息，将故障分为7种工作状态：正常状态、重/过载导致的绝缘失效、潮湿/凝露造成的绝缘失效、开关柜肘型头故障、断路器电磁操动机构拒动/误动故障、灭弧/绝缘能力问题以及配电终端电磁兼容性能问题，由此建立故障诊断故障集。


5.根据权利要求1所述的配电自动化开关故障诊断方法，其特征在于，所述步骤2建立基于分层模糊综合评价的配电自动化开关状态评估模型的具体方法如下：
步骤2.1，建立模糊...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博文，杨霖，王军华，王松，刘士齐，韩学森，田丰，范莹，王波，孙昶，张毅，牛晓磊，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，国家电网有限公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京;11