CN113342993B - 电力故障图谱生成方法 - Google Patents

Abstract

一种电力故障图谱生成方法，涉及电力系统技术领域，该方法将包含有相电流录波数据、相电压录波数据的电力故障历史录波数据作为样本，按时序从中选取取样时间点，将相关数据换算成向量，再利用向量构建梯度图像作为电力故障图谱，在电力故障发生时可利用电力故障图谱检测故障类型。本发明提供的方法，适合电力系统中检测电力故障。

Description

电力故障图谱生成方法

技术领域

本发明涉及电力系统的技术，特别是涉及一种电力故障图谱生成方法的技术。

背景技术

电力故障录波系统是用于记录电力故障数据(发生电力故障时的相电流、相电压等)的系统，通过对电力故障数据的分析，可以找到故障数据特征，从而判断出故障原因。

目前都采用神经网络对电力故障数据进行分析，这种分析方法需要提取故障特征，以匹配分类故障类型，但是现有的提取故障特征的算法比较复杂，存在着计算速度慢的缺陷，以及对新的故障类型检测困难的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能在电力故障发生时快速检测出故障类型的电力故障图谱生成方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种电力故障图谱生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)获取包含有相电流录波数据、相电压录波数据的电力故障历史录波数据；

2)把电力故障历史录波数据中的相电流录波数据划分为R个相电流波段，并且每个相电流波段的时长为一个周波，并且每个相电流波段的起始点落在横坐标轴上，所述周波是指工频电流的一个完整的正弦波形；

3)在每个相电流波段上取L个取样点，并将每个取样点所对应的时间点定义为取样时间点，再将各个取样时间点组成一个R行L列的矩阵G；

在矩阵G中，同一行的各个取样时间点按由先至后的时序从左至右依序排列，上一行的取样时间点的时序先于下一行的取样时间点的时序；

每个取样时间点有三个值，该三个值分别为该取样时间点的相电流标幺值I、相电压标幺值U、相电流与相电压的相角差а，该三个值从电力故障历史录波数据中的相电流录波数据、相电压录波数据中获取；

4)为每个取样时间点设定一个取样点向量，并计算每个取样时间点的取样点向量的向量幅值、向量角度，计算方法为：

对每个取样点，为该取样时间点构建一个由S1、S2、S3三条边组成的三角形，并将该取样时间点的相电流标幺值I的数值作为S1的边长，将该取样时间点的相电压标幺值U的数值作为S2的边长，将该取样时间点的相电流与相电压的相角差а作为S1与S2之间的夹角；然后计算出S3的长度，S1与S3之间的夹角β，再将S3的长度设定为该取样时间点的取样点向量的向量幅值，将S1与S3之间的夹角β设定为该取样时间点的取样点向量的向量角度；

5)将各个取样时间点的取样点向量组成一个R行L列的矩阵M，矩阵M中各个取样点向量的排列方式，与各个取样点向量所属的取样时间点在矩阵G中的排列方式一致；

6)构建一个由R行L列的像素点组成的梯度图像P，计算梯度图像P中的每个像素点的梯度值、梯度方向值，计算公式为：

θ(x,y)＝int(8×Mβ(x,y)/2π)

式中，H(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度值，θ(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度方向值，Ml(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量幅值，Mβ(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量角度，int()为取整函数；

7)将梯度图像P作为电力故障图谱，在电力故障发生时利用电力故障图谱检测故障类型。

本发明提供的电力故障图谱生成方法，以电力故障历史录波数据为样本，将相电流录波数据、相电压录波数据转换为向量，构建一个梯度图像，并将构建的梯度图像作为电力故障图谱，利用电力故障图谱模拟电力故障发生时的数据特征分类，在电力故障发生时可以根据电力故障图谱快速检测出故障类型。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系，本发明中的英文字母区分大小写。

本发明实施例所提供的一种电力故障图谱生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)获取包含有相电流录波数据、相电压录波数据的电力故障历史录波数据；

电力故障历史录波数据可以通过现有的电力故障录波系统获取，相电流录波数据、相电压录波数据均为采用二维直角坐标表示的波形数据，相电流录波数据及相电压录波数据的横坐标轴均为时间轴，相电流录波数据的纵坐标轴为相电流数值轴，相电压录波数据的纵坐标轴为相电压数值轴；

2)把电力故障历史录波数据中的相电流录波数据划分为R个相电流波段，并且每个相电流波段的时长为一个周波，并且每个相电流波段的起始点落在横坐标轴上，所述周波是指工频电流的一个完整的正弦波形；

3)在每个相电流波段上取L个取样点，并将每个取样点所对应的时间点定义为取样时间点，再将各个取样时间点组成一个R行L列的矩阵G；

在矩阵G中，同一行的各个取样时间点按由先至后的时序从左至右依序排列，上一行的取样时间点的时序先于下一行的取样时间点的时序；

每个取样时间点有三个值，该三个值分别为该取样时间点的相电流标幺值I、相电压标幺值U、相电流与相电压的相角差а，该三个值从电力故障历史录波数据中的相电流录波数据、相电压录波数据中获取；

4)为每个取样时间点设定一个取样点向量，并计算每个取样时间点的取样点向量的向量幅值、向量角度，计算方法为：

对每个取样点，为该取样时间点构建一个由S1、S2、S3三条边组成的三角形，并将该取样时间点的相电流标幺值I的数值作为S1的边长，将该取样时间点的相电压标幺值U的数值作为S2的边长，将该取样时间点的相电流与相电压的相角差а作为S1与S2之间的夹角；然后计算出S3的长度，S1与S3之间的夹角β，再将S3的长度设定为该取样时间点的取样点向量的向量幅值，将S1与S3之间的夹角β设定为该取样时间点的取样点向量的向量角度；

5)将各个取样时间点的取样点向量组成一个R行L列的矩阵M，矩阵M中各个取样点向量的排列方式，与各个取样点向量所属的取样时间点在矩阵G中的排列方式一致；

6)构建一个由R行L列的像素点组成的梯度图像P，计算梯度图像P中的每个像素点的梯度值、梯度方向值，计算公式为：

θ(x,y)＝int(8×Mβ(x,y)/2π)

式中，H(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度值，θ(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度方向值，Ml(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量幅值，Mβ(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量角度，int()为取整函数；

7)将梯度图像P作为电力故障图谱，在电力故障发生时利用电力故障图谱检测故障类型。

Claims (1)

1.一种电力故障图谱生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)获取包含有相电流录波数据、相电压录波数据的电力故障历史录波数据；

2)把电力故障历史录波数据中的相电流录波数据划分为R个相电流波段，并且每个相电流波段的时长为一个周波，并且每个相电流波段的起始点落在横坐标轴上，所述周波是指工频电流的一个完整的正弦波形；

3)在每个相电流波段上取L个取样点，并将每个取样点所对应的时间点定义为取样时间点，再将各个取样时间点组成一个R行L列的矩阵G；

在矩阵G中，同一行的各个取样时间点按由先至后的时序从左至右依序排列，上一行的取样时间点的时序先于下一行的取样时间点的时序；

每个取样时间点有三个值，该三个值分别为该取样时间点的相电流标幺值I、相电压标幺值U、相电流与相电压的相角差а，该三个值从电力故障历史录波数据中的相电流录波数据、相电压录波数据中获取；

4)为每个取样时间点设定一个取样点向量，并计算每个取样时间点的取样点向量的向量幅值、向量角度，计算方法为：

对每个取样点，为该取样时间点构建一个由S1、S2、S3三条边组成的三角形，并将该取样时间点的相电流标幺值I的数值作为S1的边长，将该取样时间点的相电压标幺值U的数值作为S2的边长，将该取样时间点的相电流与相电压的相角差а作为S1与S2之间的夹角；然后计算出S3的长度，S1与S3之间的夹角β，再将S3的长度设定为该取样时间点的取样点向量的向量幅值，将S1与S3之间的夹角β设定为该取样时间点的取样点向量的向量角度；

5)将各个取样时间点的取样点向量组成一个R行L列的矩阵M，矩阵M中各个取样点向量的排列方式，与各个取样点向量所属的取样时间点在矩阵G中的排列方式一致；

6)构建一个由R行L列的像素点组成的梯度图像P，计算梯度图像P中的每个像素点的梯度值、梯度方向值，计算公式为：

θ(x,y)＝int(8×Mβ(x,y)/2π)

式中，H(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度值，θ(x,y)为梯度图像P中的第x行第y列的像素点的梯度方向值，Ml(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量幅值，Mβ(x,y)为矩阵M中的第x行第y列的元素的向量角度，int()为取整函数；

7)将梯度图像P作为电力故障图谱，在电力故障发生时利用电力故障图谱检测故障类型。