[發(fā)明專利]一種基于支持向量機(jī)和圖像識(shí)別的故障電弧檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110451068.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113376473A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉釗;盧靜雅;曹雪瑋;翟術(shù)然;王子洋;張暉;孫穎;張兆杰;李康;李金順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城南供電分公司;國(guó)網(wǎng)天津市電力公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08;G01R31/12;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來(lái)佳

本發(fā)明涉及一種基于支持向量機(jī)和圖像識(shí)別的故障電弧檢測(cè)方法，包括：S1、獲取用電數(shù)據(jù)；S2、根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)生成V?I軌跡曲線，采用V?I軌跡曲線提取和圖像識(shí)別的方法對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行特征提取和組合，得到電弧特征量，將電子圖像轉(zhuǎn)換為可供模型識(shí)別的圖像特征向量；S3、將S2所得的訓(xùn)練集標(biāo)簽作為特征，對(duì)其進(jìn)行基于SVM的故障電弧檢測(cè)，識(shí)別得到是否產(chǎn)生故障電弧。本發(fā)明將圖像識(shí)別與SVM方法應(yīng)用于故障電弧檢測(cè)，建立一種故障電弧檢測(cè)方法，提高檢測(cè)與識(shí)別準(zhǔn)確率，即減少誤報(bào)警和拒報(bào)警。實(shí)現(xiàn)低壓故障電弧準(zhǔn)確檢測(cè)與識(shí)別，將有助于分析電弧產(chǎn)生根源以降低因故障電弧導(dǎo)致的電氣火災(zāi)隱患，提高用電安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，涉及故障電弧檢測(cè)技術(shù)，尤其是一種基于支持向量機(jī)和圖像識(shí)別的故障電弧檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展與人民生活水平的提高，工業(yè)電氣設(shè)備和家用電器種類不斷增多，隨之而來(lái)的電氣火災(zāi)事故發(fā)生率也逐年增高。據(jù)公安部消防局統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)電氣火災(zāi)發(fā)生率約為30％，并且呈逐年上升趨勢(shì)，電氣火災(zāi)已高居各類火災(zāi)原因之首。電器設(shè)備在使用過(guò)程中，由于電纜老化、電連接松動(dòng)、觸頭虛接等情況，經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障電弧。如果不及時(shí)采取有效的滅弧措施，可能導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸的危險(xiǎn)發(fā)生。

研究表明，在電氣火災(zāi)中由故障電弧引起的火災(zāi)事故遠(yuǎn)多于帶電導(dǎo)體間金屬性短路引起的火災(zāi)，故障電弧是電氣火災(zāi)的重要誘因。盡管低壓供電系統(tǒng)配置了斷路器、熔斷器及剩余電流動(dòng)作斷路器等保護(hù)電器，對(duì)于維護(hù)供電可靠性、減少電氣火災(zāi)事故起到了很大作用，但是這些保護(hù)裝置無(wú)法對(duì)電弧故障進(jìn)行有效保護(hù)。在低壓系統(tǒng)中，發(fā)生電弧故障時(shí)電弧的溫度超過(guò)5500℃，高強(qiáng)熱電弧發(fā)射出的熱粒子經(jīng)時(shí)間累積易引燃線路周圍絕緣層材料，特別是在處在低壓系統(tǒng)中復(fù)雜的周邊環(huán)境，從而大大增大了引起電氣火災(zāi)的幾率，因此，低壓故障電弧檢測(cè)研究對(duì)防范電氣火災(zāi)有著重大意義。

目前，國(guó)內(nèi)外就電弧故障檢測(cè)都有一定的成果。國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者檢測(cè)串聯(lián)故障電弧的方法可大致歸為三類，分別以故障電弧的數(shù)學(xué)模型、物理特征、電流/電壓波形變化為依據(jù)。主要研究方向是根據(jù)電壓、電流信號(hào)的波形特征來(lái)區(qū)分正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。這類檢測(cè)方法通常是利用故障電流信號(hào)特征確定合適的檢測(cè)指標(biāo)，或者構(gòu)建特征向量與故障電弧之間的映射關(guān)系，即建立故障電弧識(shí)別模型來(lái)檢測(cè)故障電弧。但是提取出來(lái)的電弧特征值雖然具有一定效果，但是一般適用于某些特定負(fù)載，難以保證其代表性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種支持向量機(jī)和圖像識(shí)別的故障電弧檢測(cè)方法，能有效辨識(shí)是否產(chǎn)生故障電弧。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于支持向量機(jī)和圖像識(shí)別的故障電弧檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、從入戶處安裝的智能電表獲取用電數(shù)據(jù)；

S2、根據(jù)預(yù)先獲取的電壓電流數(shù)據(jù)生成V-I軌跡曲線，采用V-I軌跡曲線提取和圖像識(shí)別的方法對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行特征提取和組合，得到電弧特征量，即通過(guò)一系列數(shù)據(jù)預(yù)處理操作，將電子圖像轉(zhuǎn)換為可供模型識(shí)別的圖像特征向量；

S3、將S2所得的訓(xùn)練集標(biāo)簽作為特征，對(duì)其進(jìn)行基于SVM的故障電弧檢測(cè)，識(shí)別得到是否產(chǎn)生故障電弧。

而且，用電數(shù)據(jù)包括總電流和電壓。

而且，S2包括以下步驟：

S21、將所得的V-I軌跡曲線進(jìn)行裁剪和灰度處理，采用平均加權(quán)法對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理，如式(1)：

f(i，j)＝0.299·R(i，j)+0.587·G(i，j)+0.114·B(i，j) (1)

對(duì)灰度化處理后的圖像二值化，將灰度值設(shè)置在0或者255，分離成一副特征明顯的二值化圖像；

S22、將二維圖像轉(zhuǎn)化為一維數(shù)組；