[發明專利]基于暫態波形圖像識別的輸電線路故障辨識分類器、辨識方法及系統

在審

• 申請號: 202210041191.0
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114414942A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王建;吳昊;張博;熊小伏;歐陽金鑫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 黃濤

1.基于暫態波形圖像識別的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，包括：

AlexNet網絡；

所述AlexNet網絡通過以下方式構建：

S1、將輸電線路故障所對應該的輸電線路首端電壓/電流信號、末端電壓/電流信號以及首末端的零序分量的暫態波形數據做歸一化處理；

以同一故障所對應的歸一化處理后的暫態波形數據，生成一張二維暫態波形圖像作為故障樣本；

獲得多個所述故障樣本形成的故障樣本集；

S2、取經過預訓練且第一全連接層、第二全連接層和分類輸出層重置為待訓練狀態的AlexNet網絡，輸入所述故障樣本集進行訓練直至收斂。

2.根據權利要求1所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，所述故障樣本的分類標簽包括，故障類型、故障相及故障原因。

3.根據權利要求1所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，所述歸一化處理中，根據輸電線路的電壓等級和輸電容量，設定二維暫態波形圖像上各波形的縱坐標尺度，且遵循以下原則：

a.輸電線路首端/末端電壓信號采用同樣的縱坐標尺度；

b.輸電線路首端/末端電流信號采用同樣的縱坐標尺度；

c.首末端的零序分量采用同樣的縱坐標尺度；

d.各縱坐標尺度在不會使得任一暫態波形數據被截斷顯示的前提下，盡可能的小。

4.根據權利要求1所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，所述二維暫態波形圖像中，輸電線路首端/末端電壓/電流信號各相別的暫態波形數據重疊顯示。

5.根據權利要求4所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，A、B、C各相別的暫態波形數據間以不同顏色區分。

6.根據權利要求1所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，所述二維暫態波形圖像中，首/末端的零序分量的暫態波形數據重疊顯示。

7.根據權利要求1所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，所述故障樣本集為根據實際輸電線路段構建的仿真模型產生的類不平衡的故障樣本集。

8.根據權利要求7所述的輸電線路故障辨識分類器，其特征在于，仿真模型產生類不平衡的故障樣本集的步驟包括：

(1)根據輸電線路MN長度L，在其范圍內均勻抽樣產生距離M側母線的故障距離Lm，距離N側母線的故障距離為Ln＝L-Lm，；

(2)在0～90°范圍內均勻抽樣產生故障相角；

(3)根據單相接地故障、兩相短路故障、兩相接地故障或三相短路故障等故障類型對應的概率抽樣生成故障類型；

(4)判斷故障類型，若是單相故障，首先根據不同相別的故障概率生成相別，而后則根據具體的單相故障原因對應的概率抽樣生成單相故障原因并匹配相應的過渡電阻；

其他故障類型則均勻的抽樣生成故障相；

(5)對于單相接地故障，按其生成的故障原因的對應過渡電阻概率均勻抽樣生成過渡電阻；

(6)對于兩相短路故障和三相短路故障過渡電阻按相應值設固定設定置；

(7)仿真生成故障樣本，即二維暫態波形圖像，并將前述步驟中確定的故障類型、故障相及故障原因作為該故障樣本的標簽；

(8)重復上述步驟，直至仿真樣本數目達到所需的數量。

9.基于暫態波形圖像識別的輸電線路故障辨識方法，其特征在于，包括：

記錄的輸電線路故障時的輸電線路首端電壓/電流信號、末端電壓/電流信號以及首末端的零序分量的暫態波形數據，并生成二維暫態波形圖像；

將得到的二維暫態波形圖像輸入如權利要求1-8中任一所述的輸電線路故障辨識分類器進行故障輸電線路故障的辨識。

10.基于暫態波形圖像識別的輸電線路故障辨識系統，其特征在于，包括，

二維暫態波形圖像生成模塊，用于獲取輸電線路故障所對應該的輸電線路首端電壓/電流信號、末端電壓/電流信號以及首末端的零序分量的暫態波形數據，并生成和輸出二維暫態波形圖像；

如權利要求1-8中任一所述的輸電線路故障辨識分類器，與所述二維暫態波形圖像生成模塊相連，用于根據輸入的二維暫態波形圖像進行故障輸電線路故障的辨識。