一种基于KMP算法的配电网线路故障识别与处理方法

技术领域

本发明涉及一种基于KMP算法的配电网线路故障识别与处理方法，适用于配电网故障信息管理系统中针对线路故障信息的智能识别与处理。

背景技术

随着智能配电网技术的迅猛发展，传统的配电网线路故障信息的实时监测与处理技术手段正逐步向故障信息智能化处理的方向发展，传统配电网线路故障信息的识别及其继电保护装置的信息处理主要依靠人工识别或者关键遥信点配置的方式来实现判定，在处理配电网继电保护装置上送的海量数据量时效率比较低，很实现突发信息的及时、准确处理。

继电保护装置是配电网输电线路的核心监测与防护装置，是配电网线路安全、可靠运行的重要保障。目录继电保护装置上送信息的智能化水平不高，配电网故障信息管理系统的目的就是期望通过对继电保护装置运行中主动上送的数据，通过各种智能化信息分析手段进行记录和分析，通过数据比对，科学评价、评估和诊断，实现配电网线路发生故障后的快速处理水平。

在配电网线路发生故障以后，区域内配电网涉及的继电保护装置势必会产生大量的信息并发上送。整个信息基本处于离散方式，故障数据的完整性主要依赖于专业人员进行人为判断，并利用已有的查询工具进行人工查询与数据统计，这样就大大降低了配电网运维人员对于配电网线路故障信息的可用性和可信度。

针对配电网线路故障信息的识别、整理与分析工作均依靠人工完成，主要难点在于以下两个方面：

(1)继电保护装置在日常运行过程中会产生大量的事件信息，在线路发生故障时也会产生大量的事件信息；如何根据继电保护装置上送的事件来判定线路有没有发生实际故障没有合理的判断标准，不同的线路运行状态、不同的电网故障类型均会对继电保护装置的输出事件信息产生影响。

(2)继电保护装置在线路进行检修工作时，继电保护装置也会产生大量的事件信息，而此时线路并未产生实际电网故障，如何有效识此类非实际配电电网线路故障的事件信息也没有有效的识别方法。

因此，现阶段在配电网故障信息管理系统中针对故障信息的处理依然采用人工核查信息的方式进行，这种故障信息的处理方法不仅工作繁琐、工作量巨大，而且正确性还不能得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于KMP算法的配电网线路故障识别与处理方法，该方法能够实现配电网运行信息的高效管理，提升配电网故障处理效率与响应时间。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于KMP算法的配电网线路故障识别与处理方法，包含以下步骤：

步骤一：建立配电网线路故障识别规则库和配电网线路检修识别规则库：

采用KMP算法，将配电网线路每一种类型配电网故障后涉及的继电保护装置的动作行为过程进行故障序列化规则的建模；

为每一个故障序列化规则配置一个故障匹配程度指标值，形成每一个故障序列化规则对应的配电网线路故障识别规则库；

采用KMP算法，将配电网线路中的每一种检修工作涉及的继电保护装置的动作行为过程进行检修序列化规则的建模；

为每一个检修序列化规则配置一个检修匹配程度指标值，形成每一个检修序列化规则对应的配电网线路检修识别规则库；

步骤二、实时采集配电网线路中继电保护装置主动上送的事件信息，并将所述事件信息实时存储到缓存器中；

步骤三、将获取到的继电保护装置的事件信息序列作为特征量，采用KMP算法将所述特征量与配电网线路故障识别规则库中每一个故障序列化规则一一进行匹配，分别计算特征量与各个故障序列化规则之间的故障匹配程度指标，若所有计算的故障匹配程度指标均小于配置的故障匹配程度指标值，则返回步骤二；反之，只要计算得到所述特征量与其中一个故障序列化规则之间的故障匹配程度指标大于配置的故障匹配程度指标值，就不再继续其与剩余的故障序列化规则的匹配，判定当前获取到的事件信息序列为配电网线路异常后上送的事件信息，继续步骤四；

步骤四、将获取到的继电保护装置的事件信息序列作为特征量，采用KMP算法将所述特征量与配电网线路检修识别规则库中每一个检修序列化规则一一进行匹配，只要计算得到所述特征量与其中一个检修序列化规则之间的检修匹配程度指标大于配置的检修匹配程度指标值，就不再继续其与剩余的检修序列化规则的匹配，判定当前获取到的事件信息序列为配电网线路检修工作上送的事件信息，返回步骤二；若所有计算的检修匹配程序指标均小于配置的检修匹配程序指标值，则继续步骤五；；

步骤五、判定当前继电保护装置所属的线路发生了实时电网故障，对当前存储在缓存器中的由继电保护装置上送的事件信息序列进行数据整合分析、形成电网故障报告并输出，并返回步骤二继续后续故障识别与匹配。

其中，所述配电网故障后涉及的继电保护装置的动作行为过程包含：继电保护装置的开关状态投退顺序、告警信息的出现与复归顺序、动作信息的出现与返回顺序。

其中，所述检修工作涉及的继电保护装置的动作行为过程包含：继电保护装置的开关状态投退顺序、告警信息的出现与复归顺序、动作信息的出现与返回顺序。

其中，所述信息事件包含：状态量变化信息、告警信息、动作事件信息。

所述缓存器为Cache。

具体的，在步骤三中，以一个时间周期实时构建每一个继电保护装置的状态变位信息、告警信息、动作信息序列以及相关的变位值，将实时构建的继电保护装置事件信息序列依据KMP算法与配电网线路故障识别规则库中的故障序列化规则进行序列化匹配。

在步骤四中，以一个时间周期实时构建每一个继电保护装置的状态变位信息、告警信息、动作信息序列以及相关的变位值，将实时构建的继电保护装置事件信息序列依据KMP算法与配电网线路检修识别规则库中的检修序列化规则进行序列化匹配。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和效果：

1、本发明可以取代通过人工识别的方式对配电网继电保护装置的上送信息进行配电网实际线路故障的识别。

2、本发明可以取代通过人工识别的方式对配电网线路检修产生的继电保护装置事件信息进行过滤，大大提高配电网故障信息管理系统的运行效率与智能化水平。

3、本发明适用于配电网故障信息管理系统中输电线路故障信息的采集、分析与处理。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示，为本发明提供的一种基于KMP算法(Knuth-Morris-Pratt算法)的配电网线路故障识别与处理方法，该方法具体步骤如下所示：

步骤一：建立配电网线路故障及检修识别规则库：

采用KMP算法，将配电网线路中的每一种类型的配电网故障发生后涉及的继电保护装置的动作行为过程进行故障序列化规则的建模；

其中，所述配电网故障后涉及的继电保护装置的动作行为过程包含：继电保护装置的开关状态投退顺序、告警信息的出现与复归顺序、动作信息的出现与返回顺序；

进一步，为每一个故障序列化规则配置一个故障匹配程度指标值，形成每一个故障序列化规则对应的配电网线路故障识别规则库；在本实施例中，将该故障匹配程度指标值设定为90％；

采用KMP算法，将配电网线路中的每一种检修工作涉及的继电保护装置的动作行为过程进行检修序列化规则的建模；

其中，所述检修工作涉及的继电保护装置的动作行为过程包含：继电保护装置的开关状态投退顺序、告警信息的出现与复归顺序、动作信息的出现与返回顺序；

进一步，为每一个检修序列化规则配置一个检修匹配程度指标值，形成每一个检修序列化规则对应的配电网线路检修识别规则库；在本实施例中，将该检修匹配程度指标值设定为90％。步骤二、实时采集配电网线路中的继电保护装置主动上送的事件信息，形成继电保护装置的事件信息序列，并将所述事件信息序列实时存储到缓存器中；

其中，所述事件信息包含：状态量变化信息、告警信息、动作事件信息；

较佳的，所述缓存器为Cache。

步骤三、将获取到的继电保护装置的事件信息序列作为特征量，采用KMP算法将所述特征量与配电网线路故障识别规则库中每一个故障序列化规则一一进行匹配，分别计算特征量与各个故障序列化规则之间的故障匹配程度指标，若所有计算的故障匹配程度指标均小于配置的故障匹配程度指标值，则返回步骤二；反之，只要计算得到所述特征量与其中一个故障序列化规则之间的故障匹配程度指标大于90％，就不再继续其与剩余的故障序列化规则的匹配，判定当前获取到的事件信息序列为配电网线路异常后上送的事件信息，继续步骤四。

步骤四、将获取到的继电保护装置的事件信息序列作为特征量，采用KMP算法将所述特征量与配电网线路检修识别规则库中每一个检修序列化规则一一进行匹配，只要计算得到所述特征量与其中一个检修序列化规则之间的检修匹配程度指标大于配置的检修匹配程度指标值90％，就不再继续其与剩余的检修序列化规则的匹配，判定当前获取到的事件信息序列为配电网线路检修工作上送的事件信息，返回步骤二；若所有计算的检修匹配程序指标均小于配置的检修匹配程序指标值，则继续步骤五；。

步骤五、判定当前继电保护装置所属的线路发生了实时电网故障，对当前存储在缓存器中的由继电保护装置上送的事件信息序列进行数据整合分析、形成电网故障报告并输出，并返回步骤二继续后续故障、检修的识别与匹配。

具体的，在步骤三中，以600秒为周期实时构建每一个继电保护装置的状态变位信息、告警信息、动作信息序列以及相关的变位值，将实时构建的继电保护装置上送的事件信息序列依据KMP算法与配电网线路故障识别规则库中的故障序列化规则进行序列化匹配。

在步骤四中，以600秒为周期实时构建每一个继电保护装置的状态变位信息、告警信息、动作信息序列以及相关的变位值，将实时构建的继电保护装置上送的事件信息序列依据KMP算法与配电网线路检修识别规则库中的检修序列化规则进行序列化匹配。

本方法从配电网线路不同类型故障、不同类型检修工作状态下特征值的抽象与建模、继电保护装置突发信息的采集、继电保护装置事件序列的智能评估、线路故障数据的整理与输出四个方面形成了完善的配电网线路故障信息智能化识别与处理相关的技术实现路线，大大提高了配电网线路相关真实故障识别与处理工作的精确性与智能化。

该方法不仅实现配电网线路在正常运行过程中的不同类型电网故障的识别，而且填补了配电网线路在不同检修工作状态的自动识别与信息处理的技术空白，减少了配电网运维人员在处理配电网线路故障时的人工核查工作量，从而避免了因信息处理不及而导致的电网故障范围的扩大。

系统通过不断优化基于KMP算法的故障识别规则库、检修识别规则库来提升对该方法对配电网线路真实故障的匹配精度，极大提高了配电网线路运维工作中全面性和准确性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。