[發(fā)明專利]基于WaveNet的多端直流輸電線路故障診斷方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210106519.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN114580500A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧亞平;張曉暉;席曉莉;賈顥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王奇

本發(fā)明公開了基于WaveNet的多端直流輸電線路故障診斷方法，首先，采集多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的部分電壓電流信號(hào)采集收集后進(jìn)行預(yù)處理；其次，對(duì)樣本數(shù)據(jù)集人工標(biāo)注并劃分為樣本訓(xùn)練集、樣本驗(yàn)證集、樣本測(cè)試集；然后，對(duì)搭建完成的WaveNet模型進(jìn)行訓(xùn)練，直至未出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象；最后，使用最優(yōu)分析模型部署到實(shí)際中，得到多端柔性直流輸電線路故障診斷分析結(jié)果。本發(fā)明方法在一定程度上避免了現(xiàn)有技術(shù)中人為造成的不確定性因素，且診斷結(jié)果不依賴于物理模型，不受線路參數(shù)、負(fù)荷容量、系統(tǒng)阻抗等因素影響，模型適應(yīng)能力較強(qiáng)，準(zhǔn)確率較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于WaveNet的多端直流輸電線路故障診斷方法。

背景技術(shù)

基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)具有功率雙向流動(dòng)、控制靈活特點(diǎn)，越來越受到關(guān)注。多端直流輸電系統(tǒng)是解決大規(guī)模新能源送出和消納的有效手段之一，因而得到了廣泛應(yīng)用。然而，多端柔性直流輸電系統(tǒng)阻尼小，故障后的電流上升速度快，對(duì)輸電線路故障診斷方法提出了更高的要求。

現(xiàn)有關(guān)于多端柔性直流輸電線路故障診斷方法的研究多是基于物理模型驅(qū)動(dòng)的方法，即通過故障機(jī)理模型分析，建立故障電壓或電流信號(hào)特征量，人工設(shè)定故障閾值后進(jìn)行輸電線路故障診斷。然而，通過模型機(jī)理分析必然會(huì)存在不合理假設(shè)或簡(jiǎn)化，難以建模分析線路參數(shù)變化、負(fù)荷容量變化、阻抗參數(shù)變化等因素的影響，必然導(dǎo)致故障診斷誤判高，準(zhǔn)確率低。因此，現(xiàn)有多端柔性直流輸電線路故障診斷方法面對(duì)日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，故障發(fā)生后的電氣特征量將發(fā)生顯著變化，從而導(dǎo)致現(xiàn)有方法難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的輸電線路故障診斷。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法則利用的是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘的方法，去發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的電力系統(tǒng)物理本質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律，通過數(shù)據(jù)透視事物的本質(zhì)和關(guān)系。由于此類方法并不需要進(jìn)行假設(shè)或簡(jiǎn)化，也不依賴于機(jī)理，依據(jù)的是反映系統(tǒng)真實(shí)情況的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法在面對(duì)不確定性加劇、多因素共同作用、與外界交互性日益增強(qiáng)的復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，適于進(jìn)行多端柔性直流輸電線路故障診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供基于WaveNet的多端直流輸電線路故障診斷方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中人為造成的不確定性因素導(dǎo)致診斷結(jié)果受影響、模型適應(yīng)能力和準(zhǔn)確率不夠高的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，

基于WaveNet的多端直流輸電線路故障診斷方法，具體按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：采集多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的部分電壓電流信號(hào)采集，其中，至少包括一條直流輸電線路上的正極電壓、負(fù)極電壓、正極電流、負(fù)極電流，以及一條連接該直流輸電線路的交流側(cè)三相交流電壓和交流電流；

步驟2：對(duì)步驟1中采集到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化預(yù)處理，獲得歸一化預(yù)處理后的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)；

步驟3：在多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行于不同工況的情形下，通過仿真手段或者收集實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，形成樣本數(shù)據(jù)集；

步驟4：對(duì)樣本數(shù)據(jù)集人工標(biāo)注并劃分為樣本訓(xùn)練集、樣本驗(yàn)證集、樣本測(cè)試集；

步驟5：搭建WaveNet整體模型結(jié)構(gòu)；

步驟6：對(duì)WaveNet模型使用步驟4的樣本訓(xùn)練集進(jìn)行模型的訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練完成后的WaveNet模型；

步驟7：對(duì)訓(xùn)練完成后的WaveNet模型，使用步驟4的樣本驗(yàn)證集進(jìn)行模型的過擬合判斷；若出現(xiàn)過擬合則按照步驟6對(duì)WaveNet模型進(jìn)行重新訓(xùn)練，直至未出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象，得到最優(yōu)WaveNet模型；

步驟8：對(duì)步驟7的最優(yōu)WaveNet模型，使用步驟4的樣本測(cè)試集進(jìn)行模型的測(cè)試；