一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法、装置、设备及介质，属于配电自动化系统技术领域。

背景技术

配电网和用户直接相连，是整个电力系统非常重要的组成部分，并且随着分布式电源接入比例的日益增加，配电网运行结构、模式更加复杂多变，给传统的配电网故障分类技术精度、速度带来了挑战。

传统的配电网故障分类方法包括行波法、矩阵法，然而这些方法的稳定性、速度、精度无法满足目前配电网要求。随着近年来人工智能的快速发展，一些智能算法应用于配电网故障分类中，然而配电网结构愈加复杂，传统智能算法特征提取能力变弱，分类准确率大大降低。

因此，针对分布式电源大量接入导致故障电流增大或者减小，现阶段的柱上开关故障处理方法存在较大的局限性，为了降低分布式电源带来的影响，本领域技术人员急需要解决高比例分布式新能源接入下柱上开关故障处理困难的问题，进而满足电网的安全可靠运行要求。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的新型电力系统故障处理效率低的不足，本发明提供一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法、装置、设备及介质。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法，包括如下步骤：

步骤1：获取接入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据。

步骤2：将故障电压、电流数据输入神经网络，输出暂态故障特征和稳态故障特征。

步骤3：根据暂态故障特征和稳态故障特征，按不同的时间窗进行分类，获得不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征。

步骤4：根据不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征对应不同故障算法，获得不同故障算法的结果，根据不同故障算法的结果判断一二次深度融合柱上开关的故障类型。

步骤5：根据一二次深度融合柱上开关的故障类型匹配动态故障管理库中的处理策略，根据处理策略对入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关进行操作。

第二方面，一种一二次深度融合柱上开关的故障处理装置，包括如下模块：

数据获取模块：用于获取接入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据。

故障特征提取模块：用于将故障电压、电流数据输入神经网络，输出暂态故障特征和稳态故障特征。

故障特征分类模块：用于根据暂态故障特征和稳态故障特征，按不同的时间窗进行分类，获得不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征。

故障类型计算模块：用于根据不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征对应不同故障算法，获得不同故障算法的结果，根据不同故障算法的结果判断一二次深度融合柱上开关的故障类型。

故障处理模块：用于根据一二次深度融合柱上开关的故障类型匹配动态故障管理库中的处理策略，根据处理策略对入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关进行操作。

进一步的，所述神经网络，包括：依次连接的卷积层、激活层、最大池化层、全连接层和Softmax分类器。

所述卷积层输入一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据，输出特征值xi+1。

所述特征值xi+1的计算公式如下：

式中：x

所述激活层输入特征值xi+1，输出激活后的特征值yi。

所述激活后的特征值yi的计算公式如下：

式中：f(*)为激活函数，如：Relu、Sigmod激活函数。

所述最大池化层输入激活后的特征值yi，输出最大特征值。

所述最大特征值的计算公式如下：

max-pooling(f[i-1],f[i],f[i+1])＝max(f[i-1],f[i],f[i+1])

式中：max-pooling为最大池化操作；f[i]为第i个激活后的特征值；f[i+1]为第i+1个激活后的特征值；f[i-1]为第i-1个激活后的特征值；max(*)为取最大值函数。

所述全连接层输入最大特征值，输出全连接层特征o(x)。

所述全连接层特征o(x)的计算公式如下：

o(x)＝ψ(wx+b)

式中，x为最大特征值，ψ(*)为全连接的激活函数；w为全连接的权重；b为全连接的偏置。

所述Softmax分类器输入全连接层特征o(x)，输入暂态故障特征和稳态故障特征的概率向量y

所述稳态故障特征的概率向量y

式中，P(y(i)＝no(x))代表输入o(x)输出的标签为y(i)被认为是类别n的概率。

进一步的，所述不同的时间窗包括但不限于：1/8波长时间窗，1/2波长时间窗和全波长时间窗。

进一步的，所述故障算法包括但不限于：短路故障算法、单相接地故障算法、孤岛故障算法、过压故障算法和宽频振荡故障算法。

进一步的，所述处理策略包括：被操作的一二次深度融合柱上开关的编号，一二次深度融合柱上开关的开关指令。

第三方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面中任一所述的一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法。

第四方面，一种计算机设备，包括：

存储器，用于存储指令。

处理器，用于执行所述指令，使得所述计算机设备执行如第一方面中任一所述的一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法的操作。

有益效果：本发明提供的一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法、装置、设备及介质，采用神经网络算法进行故障特征提取，根据故障特征的不同时间尺度进行故障类型计算，利用故障动态管理库获取故障处理策略，可实现配电线路的故障检测和故障处理，为分布式新能源接入下的新型电力系统的故障隔离和非故障区域的恢复供电提供依据。

本发明具备故障识别快、故障判别准确率高等特点，将会极大推动新型配电系统快速发展。

附图说明

图1为本发明一二次深度融合柱上开关的故障处理方法的流程图。

图2为本发明一二次深度融合柱上开关的故障处理装置的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例介绍一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法，包括如下步骤：

步骤1：获取接入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据。

步骤2：将故障电压、电流数据输入神经网络，输出暂态故障特征和稳态故障特征。

步骤3：根据暂态故障特征和稳态故障特征，按不同的时间窗进行分类，获得不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征。

步骤4：根据不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征对应不同故障算法，获得不同故障算法的结果，根据不同故障算法的结果判断一二次深度融合柱上开关的故障类型。

步骤5：根据一二次深度融合柱上开关的故障类型匹配动态故障管理库中的处理策略，根据处理策略对入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关进行操作。

进一步的，所述神经网络，包括：依次连接的卷积层、激活层、最大池化层、全连接层和Softmax分类器。

所述卷积层输入一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据，输出特征值xi+1。

所述特征值xi+1的计算公式如下：

式中：x

所述激活层输入特征值xi+1，输出激活后的特征值yi。

所述激活后的特征值yi的计算公式如下：

式中：f(*)为激活函数，如：Relu、Sigmod激活函数。

所述最大池化层输入激活后的特征值yi，输出最大特征值。

所述最大特征值的计算公式如下：

max-pooling(f[i-1],f[i],f[i+1])＝max(f[i-1],f[i],f[i+1])

式中：max-pooling为最大池化操作；f[i]为第i个激活后的特征值；f[i+1]为第i+1个激活后的特征值；f[i-1]为第i-1个激活后的特征值；max(*)为取最大值函数。

所述全连接层输入最大特征值，输出全连接层特征o(x)。

所述全连接层特征o(x)的计算公式如下：

o(x)＝ψ(wx+b)

式中，x为最大特征值，ψ(*)为全连接的激活函数；w为全连接的权重；b为全连接的偏置。

所述Softmax分类器输入全连接层特征o(x)，输入暂态故障特征和稳态故障特征的概率向量y

所述稳态故障特征的概率向量y

式中，P(y(i)＝no(x))代表输入o(x)输出的标签为y(i)被认为是类别n的概率。

进一步的，所述不同的时间窗包括但不限于：1/8波长时间窗，1/2波长时间窗和全波长时间窗。

进一步的，所述故障算法包括但不限于：短路故障算法、单相接地故障算法、孤岛故障算法、过压故障算法和宽频振荡故障算法。

进一步的，所述处理策略包括：被操作的一二次深度融合柱上开关的编号，一二次深度融合柱上开关的开关指令。

实施例2：

如图2所示，本实施例介绍一种一二次深度融合柱上开关的故障处理装置，包括如下模块：

数据获取模块：用于获取接入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据。

故障特征提取模块：用于将故障电压、电流数据输入神经网络，输出暂态故障特征和稳态故障特征。

故障特征分类模块：用于根据暂态故障特征和稳态故障特征，按不同的时间窗进行分类，获得不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征。

故障类型计算模块：用于根据不同时间窗的暂态故障特征和稳态故障特征对应不同故障算法，获得不同故障算法的结果，根据不同故障算法的结果判断一二次深度融合柱上开关的故障类型。

故障处理模块：用于根据一二次深度融合柱上开关的故障类型匹配动态故障管理库中的处理策略，根据处理策略对入分布式电源配电网络的一二次深度融合柱上开关进行操作。

进一步的，所述神经网络，包括：依次连接的卷积层、激活层、最大池化层、全连接层和Softmax分类器。

所述卷积层输入一二次深度融合柱上开关的故障电压、电流数据，输出特征值xi+1。

所述特征值xi+1的计算公式如下：

式中：x

所述激活层输入特征值xi+1，输出激活后的特征值yi。

所述激活后的特征值yi的计算公式如下：

式中：f(*)为激活函数，如：Relu、Sigmod激活函数。

所述最大池化层输入激活后的特征值yi，输出最大特征值。

所述最大特征值的计算公式如下：

max-pooling(f[i-1],f[i],f[i+1])＝max(f[i-1],f[i],f[i+1])

式中：max-pooling为最大池化操作；f[i]为第i个激活后的特征值；f[i+1]为第i+1个激活后的特征值；f[i-1]为第i-1个激活后的特征值；max(*)为取最大值函数。

所述全连接层输入最大特征值，输出全连接层特征o(x)。

所述全连接层特征o(x)的计算公式如下：

o(x)＝ψ(wx+b)

式中，x为最大特征值，ψ(*)为全连接的激活函数；w为全连接的权重；b为全连接的偏置。

所述Softmax分类器输入全连接层特征o(x)，输入暂态故障特征和稳态故障特征的概率向量y

所述稳态故障特征的概率向量y

式中，P(y(i)＝no(x))代表输入o(x)输出的标签为y(i)被认为是类别n的概率。

进一步的，所述不同的时间窗包括但不限于：1/8波长时间窗，1/2波长时间窗和全波长时间窗。

进一步的，所述故障算法包括但不限于：短路故障算法、单相接地故障算法、孤岛故障算法、过压故障算法和宽频振荡故障算法。

进一步的，所述处理策略包括：被操作的一二次深度融合柱上开关的编号，一二次深度融合柱上开关的开关指令。

实施例3：

本实施例介绍一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1中任一所述的一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法。

实施例4：

本实施例介绍一种计算机设备，包括：

存储器，用于存储指令。

处理器，用于执行所述指令，使得所述计算机设备执行如实施例1中任一所述的一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法的操作。

实施例5：

本实施例介绍一种一二次深度融合柱上开关的故障处理方法，以接入太阳能电源的12kV配电网为例，该配电网包括50个一二次深度融合柱上开关，每个一二次深度融合柱上开关均设置有控制终端、电压、电流传感器。

通过电压、电流传感器实时获取一二次深度融合柱上开关的电压、电流信号，并通过控制终端上传电网调度平台。

当12kV配电网内出现故障，电网调度平台获取故障时的一二次深度融合柱上开关的电压、电流信号，并输入神经网络进行分析，并得到电压、电流信号属于哪种暂态故障特征和稳态故障特征。

将暂态故障特征和稳态故障特征按1/8波长时间窗，1/2波长时间窗和全波长时间窗进行分类，以实现多尺度的故障分析。

以单相接地故障算法为例，包括但不限于：参数识别法、相不对称法、稳态谐波法和稳态零序向量法。通过以上算法的计算结果判断暂态故障特征和稳态故障特征是否为单相接地故障。

以宽频振荡故障算法为例，包括但不限于：利用PMU量测技术获取频率含有量及线路阻抗、感抗，并根据频率含有量及线路阻抗、感抗计算宽频振荡故障算法的结果，通过计算结果判断暂态故障特征和稳态故障特征是否为宽频振荡故障。

电网调度平台分析出接入太阳能电源的12kV配电网内的故障类型后，根据各控制终端上传的电压、电流信号与暂态故障特征和稳态故障特征相匹配，得到需要处理的一二次深度融合柱上开关编号，如以单相接地故障为例，第12、25、38号一二次深度融合柱上开关需要进行开、关的控制，从而调整12kV配电网运行区域。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。