一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置，方法包括步骤：S1、在开关柜的母线室、断路器室、电缆室和仪表室分别设置监测装置获得状态特征参量；S2、提取开关柜各预设故障识别项对应的状态特征参量并对其进行预处理；S3、将预处理后的特征参量输入到搭建的深度神经网络诊断模型中进行测试；S4、输出各预设故障识别项的故障模式，将故障模式上报同时存储至后台数据库的历史数据中。本发明专利技术方法中表征开关柜的状态征参量包含了各个柜室内相应的电气参量和非电气参量，输出结果具体地反映出某一个预设故障识别项的具体故障模式，方便运维人员根据故障模式和预设故障识别项直接判断出故障室，快速准确地进行维修。

【技术实现步骤摘要】
一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置
本专利技术涉及电网安全
，具体涉及一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，变电站自动化系统经历了集中式RTU、分布式系统、基于网络的监控系统、数字化变电站到现在的智能变电站的发展历程，变电站自动化水平越来越高。开关柜作为重要的输配电设备，对电力系统的安全和高效运行起着非常重要的作用，开关柜柜内各触头、接头会因长时间的磨合、氧化或连接方式不对导致接触面的接触电阻增大，当负载电流流经这些接触电阻异常的触头、接头时，触头、接头会产生发热现象，开关柜柜内通常采用封闭式结构，散热条件差，触头、接头产生的热量很容易被积累引起开关柜内部温度升高，柜内温度过高将导致开关柜发生故障，轻者影响柜内电器材料的机械性能，重者可能引发停电、火灾等严重事故，因此对开关柜开展精确的故障诊断识别的研究具有非常高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对开关柜柜内系统日趋复杂，开关柜柜内的不同位置可能出现多种类型的不同故障，这些故障的类型及位置难以准确快速识别的问题。为解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：本方案提供一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，包括以下步骤：S1、在开关柜的母线室、断路器室、电缆室和仪表室分别设置监测装置并获得所有状态特征参量；S2、提取状态特征参量后与各预设故障识别项进行匹配，并对匹配后的状态特征参量进行预处理；S3、将预处理后的特征参量输入到搭建的深度神经网络诊断模型中进行测试；S4、输出各预设故障识别项的故障模式，将故障模式报告运维人员处理、同时存储至后台数据库的历史样本集中。根据权利要求1所述的一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，每个预设故障识别项对应匹配单个或多个状态特征参量。进一步优化方案为，所述状态特征参量包括：母线室中：电压互感器采集的母线电压，光纤温度传感器采集的母线与断路器连接处温度，无线温湿度传感器采集的母线室温度和湿度；断路器室中：光纤温度传感器采集的断路器触头温度，无线温湿度传感器采集的断路器室温度和湿度，电流互感器采集的断路器分合闸线圈电流和断路器开断电流；电缆室中：电流互感器采集的电缆出线电流，电缆出线电流与母线电压共同得到有功、无功功率以及功率因数；光纤温度传感器采集的电缆接头温度；无线温湿度传感器采集的电缆室温度和湿度；仪表室中：无线温湿度传感器采集的仪表室温度和湿度。进一步优化方案为，开关柜各预设故障识别项对应匹配的状态特征参量分别为：反映母线工作环境对应：母线室温度和湿度；反映能引起连接处温度升高的问题对应：母线与断路器连接处温度反映内外部系统故障对应：电压有效值、电流有效值、三相总有功功率、三相总无功功率、功率因数；反映电弧故障对应：闪光信号；反映断路器工作环境和触头故障带来的温湿度变化对应：断路器室温度和湿度；反映断路器开断能力和相对电磨损程度对应：断路器开断电流；反映局部放电等引起的温度变化对应：断路器触头温度；反映断路器的机械特性对应：断路器分合闸线圈电流；反映电缆工作环境和电缆绝缘故障带来的温湿度变化对应：电缆室温度和湿度；反映绝缘损坏等引起的电缆接头温度变化对应：电缆接头温度；反映仪表工作环境对应：仪表室温度和湿度。进一步优化方案为，输出各预设故障识别项的故障模式为以下故障模式的一种或多种：正常模式、母线电压过高、电缆电流过大、母线室温湿度异常、母线与断路器连接处温度过高、合闸线圈电流过大、断路器室温湿度异常、仪表室温湿度异常、电缆接头温度过高、电弧故障、系统故障、断路器机械故障。进一步优化方案为，对获取的状态特征参量进行的预处理为归一化处理，归一化处理后使状态特征参量处于同一数量级。进一步优化方案为，将获取的状态特征参量转化到[0,1]之间进行归一化处理，表达式如下：其中xi、xmin、xmax分别表示同一特征参量的第i个数据、最小值和最大值，x是归一化结果。根据上述基于深度神经网络的开关柜的故障识别方法，本方案还提供一种基于深度神经网络的开关柜故障识别装置，包括：分别设置在母线室、断路器室、电缆室和仪表室的监测装置；数据采集装置采集各监测装置监测的数据后将预设故障识别项对应的状态特征参量进行匹配，并对匹配后的状态特征参量进行预处理后输入数据处理装置；数据处理装置调取深度神经网络诊断模型对预处理后的状态特征参量进行诊断得到故障模式，最后数据处理装置按照预设故障识别项输出对应的故障模式。进一步优化方案为，所述监测装置包括：电压互感器、电流互感器、光纤温度传感器、无线温湿度传感器。本技术方案工作原理：开关柜根据使用环境可分为室内开关柜和室外开关柜，本方案研究的对象是室内开关柜。相对于室外开关柜室，室内开关柜的工作环境不那么恶劣，对于传感器的工作环境的要求也没有室外开关柜严格。本技术方案通过监测开关柜的状态特征参量，从不同角度反映开关柜当前的运行状态。从开关柜的进线端出发，依次在母线室、断路器室和电缆室选取监测对象并在开关柜的母线室、断路器室、电缆室和仪表室分别设置监测装置。表征开关柜的状态特征参量包含了电气参量(电压，电流，无功功率，有功功率等)和非电气参量(温度，湿度，闪光信号)，这些开关柜的状态特征参量与预设故障识别项具有相互对应的关系，每种预设故障识别项对应多个或单个状态特征参数，每一种预设故障识别项又对应一种或多种故障模式。在开关柜的母线室、断路器室、电缆室中每个室内都设置三类传感器进行数据监测而不是只将某一类传感器设置在开关柜的一个室内，这样在开关柜的每个室内相应的都采集了电气参量或是非电气参量，综合采集的电气参量或是非电气参量来作为预设故障识别项的故障评判指标；通常现有技术中用温度传感器监测系统中重要位置的温度，电压互感器和电流互感器直接监测系统的电压和电流，用这些数据进行故障诊断时，并不能让工作人员直观地识别故障类型和故障室；同时开关柜有多个预设故障识别项，在进行故障识别时，可以具体地只反映出某一个预设故障识别项的具体故障模式，运维人员就可以根据故障模式和预设故障识别项直接判断出故障室，快速进行维修。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术提供一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置，表征开关柜状态的征参量包含了各个柜室内相应的电气参量和非电气参量，可以具体地反映出某一个预设故障识别项的具体故障模式，运维人员就可以根据故障模式和预设故障识别项直接判断出故障室，快速准确地进行维修。2、本专利技术提供一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法及其装置，先将状态特征参量与各预设故障识别项进行匹配后，将匹配好的状态特征参量预处理后输入训练好的模型中进行识别，在进行模型的训练和调参过程中更具体化，开关柜故障识别更精准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、在开关柜的母线室、断路器室、电缆室和仪表室分别设置监测装置并获得所有状态特征参量；/nS2、提取状态特征参量后与各预设故障识别项进行匹配，并对匹配后的状态特征参量进行预处理；/nS2、将预处理后的特征参量输入到搭建好的深度神经网络诊断模型中进行测试；/nS3、输出各预设故障识别项对应的故障模式，将故障模式报告运维人员处理、同时存储至后台数据库的历史样本集中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在开关柜的母线室、断路器室、电缆室和仪表室分别设置监测装置并获得所有状态特征参量；
S2、提取状态特征参量后与各预设故障识别项进行匹配，并对匹配后的状态特征参量进行预处理；
S2、将预处理后的特征参量输入到搭建好的深度神经网络诊断模型中进行测试；
S3、输出各预设故障识别项对应的故障模式，将故障模式报告运维人员处理、同时存储至后台数据库的历史样本集中。


2.根据权利要求1所述的一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，其特征在于，每个预设故障识别项对应匹配单个或多个状态特征参量。


3.根据权利要求2所述的一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，其特征在于，所述状态特征参量包括：
母线室中：电压互感器采集的母线电压，光纤温度传感器采集的母线与断路器连接处温度，无线温湿度传感器采集的母线室温度和湿度；
断路器室中：光纤温度传感器采集的断路器触头温度，无线温湿度传感器采集的断路器室温度和湿度，电流互感器采集的断路器分合闸线圈电流和断路器开断电流；
电缆室中：电流互感器采集的电缆出线电流，电缆出线电流与母线电压共同得到有功、无功功率以及功率因数；光纤温度传感器采集的电缆接头温度；无线温湿度传感器采集的电缆室温度和湿度；
仪表室中：无线温湿度传感器采集的仪表室温度和湿度。


4.根据权利要求3所述的一种基于深度神经网络的开关柜故障识别方法，其特征在于，各预设故障识别项对应匹配的状态特征参量分别为：
反映母线工作环境对应：母线室温度和湿度；
反映能引起连接处温度升高的问题对应：母线与断路器连接处温度
反映内外部系统故障对应：电压有效值、电流有效值、三相总有功功率、三相总无功功率、功率因数；
反映电弧故障对应：闪光信号；
反映断路器工作环境和触头故障带来的温湿度变化对应：断路器室温度和湿度；
反映断路器开断能力和相对电磨损程度对应：...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大千，郑超，莫钦森，凃斌，罗高，郑永康，王维博，韩睿，王淦，黄小莉，孟雷，任博，张海洋，陈桂芳，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司广安供电公司，
类型：发明
国别省市：四川;51