[發(fā)明專(zhuān)利]基于DAE-CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110375157.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113203914A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季天瑤;徐子弘;李夢(mèng)詩(shī);吳青華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 鐘瑞敏

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于DAE?CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法，首先對(duì)地下電纜早期故障進(jìn)行模擬仿真，以獲取電流的仿真數(shù)據(jù)；然后采用降噪自動(dòng)編碼器對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到降維后的電流數(shù)據(jù)；接著采用降維后的電流數(shù)據(jù)對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，生成可用于檢測(cè)和識(shí)別地下電纜早期故障的判別器；采用降噪自動(dòng)編碼器對(duì)待測(cè)地下電纜的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到降維后的電流數(shù)據(jù)，將其作為判別器的輸入，利用判別器輸出該地下電纜的早期故障識(shí)別結(jié)果。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)早期故障的精確診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)早期故障識(shí)別和信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于DAE-CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法。

背景技術(shù)

目前，隨著電網(wǎng)容量的擴(kuò)大以及城市用電規(guī)模的增加，地下電力電纜因體積小、安全性高和抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于電能傳輸和電能分配。然而，由于電纜長(zhǎng)期敷設(shè)于地下，其絕緣部分(尤其是電纜接頭位置)易受到土壤鹽分和濕氣的腐蝕而造成局部絕緣缺陷。早期的絕緣缺陷會(huì)引發(fā)電纜局部放電，從而形成間歇性電弧故障，而電弧故障又會(huì)進(jìn)一步惡化電纜的絕緣情況，最終導(dǎo)致電纜的永久性故障。因此，精確識(shí)別發(fā)生早期故障的電纜并對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，對(duì)于消除隱藏的供電系統(tǒng)隱患、提高電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性具有重要意義。

電纜早期故障分類(lèi)識(shí)別算法主要有閾值法、推理法和分類(lèi)器法。然而在實(shí)際電力系統(tǒng)中，線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件之間存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)耦合關(guān)系，運(yùn)行條件具有不確定性，使用閾值法難以根據(jù)實(shí)際的電力系統(tǒng)確定合適的閾值；推理法雖然不需要閾值，但其通常借助小波變換等信號(hào)處理方法分析故障信號(hào)的時(shí)頻域特征，并以此為依據(jù)推理故障類(lèi)型，因此針對(duì)性較強(qiáng)，難以推廣泛化；使用傳統(tǒng)的分類(lèi)器對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的分類(lèi)識(shí)別能力表現(xiàn)則較差。因此，有必要研究能夠克服現(xiàn)有方法的不足，精確判別地下電纜早期故障的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提出了一種基于DAE-CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法，突破現(xiàn)有傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，利用改進(jìn)參數(shù)的降噪自動(dòng)編碼器和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)早期故障的精確診斷。

本發(fā)明的第二目的在于提出一種基于DAE-CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別裝置。

本發(fā)明的第三目的在于提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

本發(fā)明的第四目的在于提出一種計(jì)算設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種基于DAE-CNN的地下電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法，步驟如下：

對(duì)地下電纜早期故障進(jìn)行模擬仿真，以獲取電流的仿真數(shù)據(jù)；

采用降噪自動(dòng)編碼器對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到降維后的電流數(shù)據(jù)；

采用降維后的電流數(shù)據(jù)對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，生成可用于檢測(cè)和識(shí)別地下電纜早期故障的判別器；

采用降噪自動(dòng)編碼器對(duì)待測(cè)地下電纜的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到降維后的電流數(shù)據(jù)，將其作為判別器的輸入，利用判別器輸出該地下電纜的早期故障識(shí)別結(jié)果。

優(yōu)選的，對(duì)地下電纜早期故障進(jìn)行模擬仿真的過(guò)程如下：

1)根據(jù)地下電纜不同種典型的過(guò)電流擾動(dòng)的特點(diǎn)，在PSCAD/EMTDC和Laboratory分別建立電路模型，仿真得到不同擾動(dòng)類(lèi)型的電流波形，從而形成仿真數(shù)據(jù)集；

2)對(duì)仿真數(shù)據(jù)都進(jìn)行歸一化處理：

其中，X_i為仿真數(shù)據(jù)集中第i個(gè)數(shù)據(jù)值，X_max為仿真數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)最大值，X_min為仿真數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)最小值，X^*為歸一化后的仿真數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，采用降噪自動(dòng)編碼器對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，過(guò)程如下：