[發(fā)明專利]故障電弧檢測方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)

在審

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• 申請日: 2023-03-01
• 公開（公告）號: CN116298725A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉晗;陸守香;王文家
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進技術(shù)研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14;G01R19/00;G06F18/213;G06F18/10;G06F18/214;G06N3/0464
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 閆客

1.一種故障電弧檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

采集待檢測線路的電流波形；

對所述電流波形進行增強處理，得到電流增強信號；

將所述電流增強信號輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的電弧檢測模型，得到與所述電流波形對應(yīng)的電弧故障檢測結(jié)果；

其中，所述電弧檢測模型包括依次連接的輸入層、特征提取層和輸出層，所述特征提取層包括依次連接的若干殘差模塊，且每個所述殘差模塊的輸出連接有壓縮激勵模塊，所述殘差模塊的輸出與所述壓縮激勵模塊的輸出線性疊加后再與所述殘差模塊的輸入數(shù)據(jù)線性疊加輸出。

2.如權(quán)利要求1所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，所述對所述電流波形進行增強處理，得到電流增強信號，包括：

采用參數(shù)型維納濾波器對所述電流波形進行增強處理，得到所述電流增強信號，其中，所述參數(shù)型維納濾波器的公式表示為：

式中：P_xx(ω_k)是純凈信號的功率譜，P_nn(ω_k)是噪聲信號的功率譜，ξ_k是先驗信噪比，α、β是可調(diào)參數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，所述壓縮激勵模塊包括依次連接的通道注意力機制網(wǎng)絡(luò)和空間注意力機制網(wǎng)絡(luò)，所述通道注意力機制網(wǎng)絡(luò)采用全局最大池化操作，所述空間注意力機制網(wǎng)絡(luò)采用全局平均池化操作；

所述殘差模塊的輸出與所述通道注意力機制網(wǎng)絡(luò)的輸入連接。

4.如權(quán)利要求1所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，在所述將所述電流增強信號輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的電弧檢測模型，得到與所述電流波形對應(yīng)的電弧故障檢測結(jié)果之后，所述方法還包括：

確定所述檢測結(jié)果為發(fā)生電弧故障時，則執(zhí)行故障數(shù)計數(shù)加一操作，否則不進行計數(shù)操作；

在累積故障數(shù)大于設(shè)定數(shù)量時，通過脫口裝置斷開線路。

5.如權(quán)利要求1所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，在所述將所述電流增強信號輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的電弧檢測模型，得到與所述電流波形對應(yīng)的電弧故障檢測結(jié)果之前，所述方法還包括：

采集故障電弧實驗平臺的電流信號；

利用參數(shù)型維納濾波器對所述電流信號進行增強處理，得到增強數(shù)據(jù)集；

利用所述增強數(shù)據(jù)集對電弧檢測模型進行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的電弧檢測模型。

6.如權(quán)利要求5所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，所述故障電弧實驗平臺包括采用串聯(lián)方式連接的故障電弧發(fā)生裝置、交流電源和不同類型的負載，所述故障電弧發(fā)生裝置和所述負載之間連接有開關(guān)，所述交流電源和所述故障電弧發(fā)生裝置連接有電流采集裝置；

所述電流采集裝置用于采集故障電弧實驗平臺主干路的電流信號，所述電流信號包括正常態(tài)的主路電流信號和故障態(tài)的主路電流信號。

7.如權(quán)利要求5所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，在所述采集故障電弧實驗平臺的電流信號之后，所述方法還包括：

按照工頻周期對所述電流信號進行分割，得到電弧數(shù)據(jù)集；

使用高通濾波器提取所述電弧數(shù)據(jù)集中電弧數(shù)據(jù)的電路噪聲；

基于所述電弧數(shù)據(jù)集和所述電路噪聲，構(gòu)建參數(shù)型維納濾波器。

8.如權(quán)利要求5所述的故障電弧檢測方法，其特征在于，所述利用所述增強數(shù)據(jù)集對電弧檢測模型進行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的電弧檢測模型，包括：

將所述增強數(shù)據(jù)集按照比例劃分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集；

將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集作為所述電弧檢測模型的輸入，通過不斷迭代來更新網(wǎng)絡(luò)中卷積層及全連接層的權(quán)重和偏置，得到損失函數(shù)損失值最小的一組參數(shù)值作為模型參數(shù)，其中，所述損失函數(shù)使用交叉熵損失函數(shù)，公式表示為：

式中：m表示批量大小，n表示數(shù)據(jù)維度，P(x_i,j)表示輸入數(shù)據(jù)的真實分布，Q(x_i,)表示網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的概率分布；

利用所述測試數(shù)據(jù)集對所述電弧檢測模型進行檢測，并調(diào)整超參數(shù)直至滿足測試要求。