[發(fā)明專利]一種樣本不均衡下的單向接地故障饋線識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111521526.0
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114218988A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄭高;李志華;陳秉熙;林拱光;郭謀發(fā)
• 申請（專利權）人: 福建中試所電力調(diào)整試驗有限責任公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 何小星

本發(fā)明提供一種樣本不均衡下的單相接地故障饋線識別方法，針對配電網(wǎng)單相接地故障數(shù)據(jù)缺乏和不均衡問題，能夠為數(shù)據(jù)驅(qū)動模型提供足量且均衡的訓練數(shù)據(jù)資料，從而進行更為準確的單相接地故障饋線識別工作。利用條件式生成對抗網(wǎng)絡半監(jiān)督學習特性，通過生成器與判別器的博弈對抗訓練，生成器生成數(shù)據(jù)分布特征與真實數(shù)據(jù)分布特征一致的單相接地故障樣本，實現(xiàn)故障饋線波形數(shù)據(jù)與健全饋線波形數(shù)據(jù)平衡，增加訓練集樣本基礎數(shù)量，進而提高數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障饋線識別方法的識別準確率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種樣本不均衡下的單向接地故障饋線識別方法，針對配電網(wǎng)單相接地故障數(shù)據(jù)缺乏和不均衡的問題，屬于配電網(wǎng)接地故障綜合處理技術領域。

背景技術

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中最靠近用戶終端的系統(tǒng)網(wǎng)絡，在電力系統(tǒng)中起到至關重要的作用。隨著電纜饋線逐漸增多，線路對地電容電流不斷增大，系統(tǒng)易發(fā)生接地故障。由于雷電、鳥害、樹木生長、設備故障等原因，配電網(wǎng)故障頻頻發(fā)生，其中，單相接地故障占總故障的80％左右。當配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的投入使用削弱了故障電流特性，這增加了故障饋線檢測的難度，若不能及時檢測出故障饋線并將故障排除，可能會造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至產(chǎn)生人身傷亡等事故，因此，快速識別單相接地故障饋線對于配電網(wǎng)故障清除和供電恢復十分重要。

隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動技術在配電網(wǎng)單相接地故障選線中得到了廣泛應用，申請?zhí)枮镃N201710419091.6的專利公開了一種基于配電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的單相接地故障定位方法，具體公開了通過配電終端、故障指示器、智能電表等設備獲取配電網(wǎng)海量實時數(shù)據(jù)，建立基于Storm集群的配電網(wǎng)實時流數(shù)據(jù)分析平臺，設計融合多種單相接地故障定位技術的流數(shù)據(jù)處理拓撲結(jié)構，根據(jù)不同單相接地故障定位技術的判據(jù)輸出并存儲結(jié)果，上述專利公開的技術方案能夠解決配電網(wǎng)單相接地故障定位的問題，能夠適應不同接地系統(tǒng)、不同類型接地故障的定位。然而，像上述方案利用數(shù)據(jù)驅(qū)動技術在故障饋線檢測領域中，由于現(xiàn)場單相接地故障案例難以獲取，加之故障饋線的樣本遠少于健全饋線的樣本，數(shù)據(jù)樣本類間不均衡現(xiàn)象明顯。假設配電網(wǎng)具有N條饋線，當某條饋線發(fā)生單相接地故障時，故障饋線波形數(shù)量與健全饋線波形數(shù)量之比為1：N-1，故障饋線波形數(shù)據(jù)遠遠少于健全饋線波形數(shù)據(jù)。絕大多數(shù)用于配電網(wǎng)單相接地故障饋線識別的數(shù)據(jù)集存在著嚴重的樣本類別不均衡問題，而使用樣本非均衡數(shù)據(jù)集訓練數(shù)據(jù)驅(qū)動識別模型時，會導致網(wǎng)絡傾向于學習多數(shù)類樣本特征，而對少數(shù)類樣本的識別能力較弱，識別準確度較低，即數(shù)據(jù)驅(qū)動識別模型在識別輸入饋線波形時傾向于簡單的將樣本判別為健全饋線，而不能正確識別出故障饋線，導致接地點故障情況進一步惡化。因此，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動故障選線方法在非平衡小樣本場景下存在訓練過擬合、現(xiàn)場應用效果不理想等問題，從而難以保障配電網(wǎng)供電的高可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種樣本不均衡下基于條件式生成對抗網(wǎng)絡的單相接地故障饋線識別方法，能夠為數(shù)據(jù)驅(qū)動模型提供足量且均衡的訓練數(shù)據(jù)資料，從而進行更為準確的單相接地故障饋線識別工作。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供一種樣本不均衡下的單相接地故障饋線識別方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1、現(xiàn)場單相接地故障案例篩選，采集出現(xiàn)故障的主站各饋線首段首半波零序電流信號，將故障信息缺失、噪聲分量過高的零序電流數(shù)據(jù)挑選出來，構建原始數(shù)據(jù)庫；

S2、將時序信號進行圖像化，將原始數(shù)據(jù)庫中的時序信號變換為時頻譜灰度圖，構建待增強樣本訓練集；

S3、構建基于條件式生成對抗網(wǎng)絡CGAN模型；所述條件式生成對抗網(wǎng)絡CGAN模型由生成器模型和判別器模型組成；

S4、將經(jīng)過步驟S2獲取的待增強樣本訓練集輸入CGAN模型進行模型訓練，通過生成器與判別器的循環(huán)博弈訓練，獲得訓練好的CGAN模型，保存模型；