【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)故障檢測(cè)，涉及一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法。
技術(shù)介紹
1、我國(guó)中低壓配電網(wǎng)普遍采用小電流接地方式，即中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于故障電流較小，三相線電壓仍然對(duì)稱，不影響對(duì)用戶繼續(xù)供電，通常允許帶故障運(yùn)行1～2小時(shí)。但是，若不及時(shí)處理，可能會(huì)發(fā)展成為相間短路，造成更大范圍的停電事故。因此，快速準(zhǔn)確地定位小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障具有重要意義。
2、目前，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法主要有行波法、注入法、零序電流比幅比相法、群體比幅比相法、五次諧波法、小波分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。然而，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中都存在一些局限性。例如，行波法受行波衰減、反射和折射等因素的影響，定位精度難以保證；注入法需要額外的信號(hào)源和檢測(cè)裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本；零序電流比幅比相法和群體比幅比相法受電流互感器精度和不平衡電流的影響較大；五次諧波法由于五次諧波含量較小，易受噪聲干擾；小波分析法雖然能有效提取故障特征，但小波基的選擇和分解尺度的確定具有一定的主觀性。
3、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)大的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)能力。近年來，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)故障定位領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過訓(xùn)練bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以建立故障特征與故障位置之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位。然而，現(xiàn)有的基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法還存在一些問題，如故障特征選擇不合理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不優(yōu)化、訓(xùn)練算法收斂速度慢等，導(dǎo)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，該方法利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障特征進(jìn)行融合和處理，提高了故障定位的準(zhǔn)確度和速度。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，包括如下步驟：
4、收集小電流接地系統(tǒng)的零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)；
5、提取所述零序電流信號(hào)的基波分量、五次諧波分量和imf能量；
6、將提取的特征值輸入到預(yù)訓(xùn)練的bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中；
7、通過bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出故障線路的判斷結(jié)果；
8、根據(jù)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果，進(jìn)一步定位故障點(diǎn)的具體位置。
9、進(jìn)一步地，所述零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)包括正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)和發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，提取特征值的步驟包括：
10、零序電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到基波分量；
11、對(duì)零序電流信號(hào)進(jìn)行諧波分析，得到五次諧波分量；
12、對(duì)零序電流信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到imf能量。
13、進(jìn)一步地，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練步驟包括：
14、收集大量的零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)，并標(biāo)注每條數(shù)據(jù)是否為故障數(shù)據(jù)；
15、將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；
16、使用訓(xùn)練集對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整模型參數(shù)以最小化損失函數(shù)；
17、使用測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的模型進(jìn)行驗(yàn)證，確保模型的泛化能力。
18、進(jìn)一步地，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)包括輸入層、隱藏層和輸出層，其中：
19、輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)等于特征值的數(shù)量；
20、隱藏層的節(jié)點(diǎn)數(shù)根據(jù)實(shí)際需求確定；
21、輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為1，表示是否為故障線路的二分類結(jié)果。
22、進(jìn)一步地，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的激活函數(shù)采用sigmoid函數(shù)或relu函數(shù)。
23、進(jìn)一步地，還包括對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化的步驟，具體包括：
24、使用梯度下降法或adam優(yōu)化器調(diào)整模型參數(shù)；
25、通過交叉驗(yàn)證選擇最佳的超參數(shù)。
26、進(jìn)一步地，所述bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出結(jié)果包括故障線路的編號(hào)和故障概率。進(jìn)一步地，所述進(jìn)一步定位故障點(diǎn)的具體位置的步驟包括：
27、使用故障行波法或阻抗法對(duì)故障線路進(jìn)行精確定位；
28、計(jì)算故障點(diǎn)距離電源側(cè)的距離。
29、進(jìn)一步地，還包括對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新的步驟，具體包括：
30、定期收集新的零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)；
31、使用新數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行再訓(xùn)練，以適應(yīng)系統(tǒng)的變化。
32、進(jìn)一步地，還包括對(duì)故障線路進(jìn)行預(yù)警的步驟，具體包括：
33、設(shè)置基波分量、五次諧波分量和imf能量的閾值；
34、當(dāng)零序電流信號(hào)的特征值超過閾值時(shí)，觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，通知相關(guān)人員進(jìn)行檢查和處理。
35、進(jìn)一步地，還包括對(duì)故障線路進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析的步驟，具體包括：
36、記錄每次故障發(fā)生的時(shí)間、位置和特征值；
37、分析故障發(fā)生的規(guī)律，預(yù)測(cè)未來的故障風(fēng)險(xiǎn)。
38、進(jìn)一步地，還包括對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的性能評(píng)估步驟，具體包括：
39、使用準(zhǔn)確率、召回率和f1分?jǐn)?shù)等指標(biāo)評(píng)估模型的性能；
40、定期對(duì)模型進(jìn)行性能評(píng)估，確保其在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。
41、進(jìn)一步地，還包括對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的可解釋性增強(qiáng)步驟，具體包括：
42、使用lime(local?interpretable?model-agnostic?explanations)或shap(shapley?additive?explanations)等方法解釋模型的決策過程；增強(qiáng)模型的透明度和可解釋性，提高用戶的信任度
43、進(jìn)一步地，所述方法通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，所述程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。
44、本專利技術(shù)的工作原理及有益效果為：
45、本專利技術(shù)提供的基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
46、1.高準(zhǔn)確性：通過特征提取和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，提高了故障識(shí)別和定位的準(zhǔn)確性。
47、2.實(shí)時(shí)性強(qiáng)：bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的推理速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)故障檢測(cè)。
48、3.適應(yīng)性強(qiáng)：bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)能力，能夠適應(yīng)不同類型的故障信號(hào)，無需頻繁調(diào)整參數(shù)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，所述零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)包括正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)和發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，提取特征值的步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)包括輸入層、隱藏層和輸出層，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的激活函數(shù)采用sigmoid函數(shù)或ReLU函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，還包括對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出結(jié)果包括故障線路的編號(hào)和故障概率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，所述進(jìn)一步定位故障點(diǎn)的具體位置的步驟包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，還包括對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新的步驟，具體包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，所述零序電流信號(hào)數(shù)據(jù)包括正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)和發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，其特征在于，提取特征值的步驟包括：
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6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳柳寧，李曉陽，鄭道收，鄭偉，張婭，王天彬，陳慎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司唐河縣供電公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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