本發(fā)明屬于電壓互感器，具體而言，涉及一種故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性確定方法。

背景技術(shù)：

1、電磁式電壓互感器作為電力系統(tǒng)中常見的電壓檢測設(shè)備,在電網(wǎng)保護、控制、測量等方面發(fā)揮著重要作用。然而,在實際運行過程中,電磁式電壓互感器容易受到各種故障的影響,如繞組短路、鐵心故障、二次側(cè)接地等,這些故障會引發(fā)鐵磁諧振現(xiàn)象,造成嚴重的過電壓故障。過電壓故障不僅會損壞電壓互感器自身,還可能危及整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行。因此,準確地分析和預(yù)測故障激發(fā)下的鐵磁諧振過電壓特性,對于及時采取保護措施、降低故障危害具有重要意義。

2、目前,針對鐵磁諧振過電壓特性的研究主要集中在兩個方面:一是基于理論模型的分析方法,二是基于試驗測量的經(jīng)驗總結(jié)。

3、理論分析方法通常建立描述鐵磁諧振過程的數(shù)學(xué)模型,如電壓方程、電流方程、磁通方程以及阻抗方程等,嘗試用這些方程組來刻畫鐵磁諧振引起的過電壓特性。這種方法具有良好的物理意義,但由于鐵磁諧振過程的非線性和復(fù)雜性,單純依靠理論模型很難完全反映實際情況,存在一定的預(yù)測誤差。

4、試驗測量方法則是通過人為制造故障,在實際的電磁式電壓互感器上進行試驗測量,收集故障激發(fā)下的電壓、電流、頻率等數(shù)據(jù),總結(jié)經(jīng)驗規(guī)律。這種方法能較準確地獲取故障信息,但無法推廣到各種不同的故障情況,而且測量數(shù)據(jù)缺乏連貫性。

5、也就是說，現(xiàn)有的方法難以實現(xiàn)理論模型和試驗數(shù)據(jù)的融合，存在復(fù)雜故障情況下過電壓特性的描述能力不足的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性確定方法，能夠解決現(xiàn)有的方法難以實現(xiàn)理論模型和試驗數(shù)據(jù)的融合，存在復(fù)雜故障情況下過電壓特性的描述能力不足的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性確定方法，包括以下步驟：

4、s10、采集已知單一故障的電磁式電壓互感器多種不同故障激發(fā)的鐵磁諧振的電氣數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、溫度、過電壓、諧波含量、鐵心飽和度，記為第一數(shù)據(jù)集；

5、s20、建立考慮所述電氣數(shù)據(jù)的鐵磁諧振方程組，包括電壓方程、電流方程、磁通方程以及阻抗方程；

6、s30、建立鐵磁諧振過電壓特性組合模型，包括所述鐵磁諧振方程組及修正模型，所述修正模型用于修正所述鐵磁諧振方程組的參數(shù)，所述修正模型為一個多輸入多輸出結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括電壓方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)、電流方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)、磁通方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)、阻抗方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)以及匯總修正子網(wǎng)絡(luò)；

7、s40、基于所述第一數(shù)據(jù)集，建立第一訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，其中訓(xùn)練輸入為電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、溫度、諧波含量、鐵心飽和度，訓(xùn)練輸出為過電壓幅值、持續(xù)時間、頻率特征以及各方程參數(shù)修正值；利用所述第一訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述鐵磁諧振過電壓特性組合模型進行擬合訓(xùn)練，得到擬合訓(xùn)練后的鐵磁諧振過電壓特性組合模型，記為第一模型；

8、s50、采集已知至少具有一種故障的電磁式電壓互感器多種不同故障激發(fā)的鐵磁諧振的電氣數(shù)據(jù)，記為第二數(shù)據(jù)集；

9、s60、利用所述第二數(shù)據(jù)集，建立第二訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，其中訓(xùn)練輸入為電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、溫度、諧波含量、鐵心飽和度以及故障類型，訓(xùn)練輸出為過電壓幅值、持續(xù)時間、頻率特征以及各方程參數(shù)修正值；利用所述第二訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對所述第一模型進行微調(diào)，得到一個lora模型；

10、s70、以所述組合模型與所述lora模型作為聯(lián)合模型，輸入單個故障或多個故障疊加的故障向量，得到用于描述故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性的鐵磁諧振方程組。

11、所述故障向量，具體表示為一個包含多個二進制位的向量，每一位代表一種可能的故障類型，用于描述單個或多個疊加的故障情況。

12、其中，所述電壓方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為電壓數(shù)據(jù)和基本電路參數(shù)，訓(xùn)練輸出為電壓方程參數(shù)修正值，用于根據(jù)實際電壓數(shù)據(jù)修正電壓方程參數(shù)，結(jié)構(gòu)是一個三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

13、進一步的，所述電流方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為電流數(shù)據(jù)和基本電路參數(shù)，訓(xùn)練輸出為電流方程參數(shù)修正值，用于根據(jù)實際電流數(shù)據(jù)修正電流方程參數(shù)，結(jié)構(gòu)是一個三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

14、進一步的，所述磁通方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為磁通數(shù)據(jù)和鐵心飽和度，訓(xùn)練輸出為磁通方程參數(shù)修正值，用于根據(jù)實際磁通數(shù)據(jù)修正磁通方程參數(shù)，結(jié)構(gòu)是一個三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

15、進一步的，所述阻抗方程參數(shù)修正子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為阻抗數(shù)據(jù)和溫度，訓(xùn)練輸出為阻抗方程參數(shù)修正值，用于根據(jù)實際阻抗數(shù)據(jù)修正阻抗方程參數(shù)，結(jié)構(gòu)是一個三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

16、進一步的，所述匯總修正子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為所述修正模型的不含所述匯總修正子網(wǎng)絡(luò)的各子網(wǎng)絡(luò)輸出的修正值，訓(xùn)練輸出為綜合修正參數(shù)，用于整合各個子網(wǎng)絡(luò)提供的修正值，結(jié)構(gòu)是一個兩層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

17、進一步的，所述lora模型包括故障基礎(chǔ)辨別子網(wǎng)絡(luò)以及疊加故障激發(fā)鐵磁諧振的鐵磁諧振方程組修正模型。

18、進一步的，所述進行微調(diào)，指的是對所述第一模型中的修正模型的每個子網(wǎng)絡(luò)的隱藏層和輸出層進行參數(shù)調(diào)整，用于通過梯度下降法調(diào)整這些層的權(quán)重和偏置，以適應(yīng)多種類型的故障疊加故障情況。

19、進一步的，所述故障基礎(chǔ)辨別子網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練輸入為電氣數(shù)據(jù)和故障類型，訓(xùn)練輸出為故障特征，用于識別和分類不同類型的故障，其結(jié)構(gòu)是一個四層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述疊加故障激發(fā)鐵磁諧振的鐵磁諧振方程組修正模型，訓(xùn)練輸入為各子網(wǎng)絡(luò)輸出的特征和故障特征，訓(xùn)練輸出為修正參數(shù)，用于根據(jù)故障情況對鐵磁諧振方程組進行修正，其結(jié)構(gòu)是一個五層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

20、進一步的，所述方程參數(shù)修正值的獲取步驟，具體包括：

21、s41、參數(shù)輸入:選取多組不同的初始參數(shù)值作為輸入,這些參數(shù)包括但不限于電壓、電流、頻率、功率因數(shù)等基本電路參數(shù),以及溫度、鐵心飽和度等環(huán)境因素；

22、s42、方程組求解:將s41中選取的參數(shù)值代入鐵磁諧振方程組,求解得到方程組的輸出結(jié)果,包括過電壓幅值、持續(xù)時間、頻率特征等；

23、s43、實際數(shù)據(jù)采集:根據(jù)s1中輸入的參數(shù)條件,在實際的電磁式電壓互感器上模擬相應(yīng)的故障情況,采集多組電氣數(shù)據(jù),包括實際測得的過電壓幅值、持續(xù)時間、頻率特征等；

24、s44、誤差計算:比較s42中方程組的理論輸出結(jié)果與s43中采集的實際數(shù)據(jù),計算各項指標的誤差；

25、s45、參數(shù)修正值確定:基于s44中計算的誤差,使用優(yōu)化算法對方程組的參數(shù)進行迭代調(diào)整,直到誤差降低到可接受的范圍內(nèi)，將最終確定的參數(shù)與初始參數(shù)之間的差值作為方程參數(shù)修正值。

26、這里的優(yōu)化算法采用梯度下降法。這個過程通過比較理論計算結(jié)果和實際測量數(shù)據(jù),不斷調(diào)整方程參數(shù),最終得到能夠準確描述故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性的修正參數(shù)。這種方法既考慮了理論模型,又結(jié)合了實際數(shù)據(jù),可以有效提高模型的準確性和適用性。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種故障激發(fā)的鐵磁諧振過電壓特性確定方法的有益效果是：1.結(jié)合理論模型與機器學(xué)習(xí)模型,彌補了單一模型無法完全描述復(fù)雜鐵磁諧振過程的缺陷。理論模型為機器學(xué)習(xí)提供了必要的物理基礎(chǔ),而機器學(xué)習(xí)模型則用實測數(shù)據(jù)校正和完善了理論模型,使得整體模型能夠更準確地預(yù)測故障激發(fā)下的過電壓特性。

28、2.針對單一故障和多故障疊加情況,分別建立了初始模型和lora微調(diào)模型,能夠全面、準確地描述不同故障情況下的鐵磁諧振過電壓特性，而且，lora模型不會直接改變初始模型的權(quán)重參數(shù)，使得初始模型的單一故障信息判斷能力得以更好的保留，不因為多故障疊加的影響削弱單一故障的判斷能力。相比于現(xiàn)有的單一故障分析方法,本發(fā)明方法具有更強的適應(yīng)性和魯棒性。

29、3.在參數(shù)修正環(huán)節(jié),采用了系統(tǒng)的參數(shù)選取策略,包括確定參數(shù)范圍、拉丁超立方抽樣、考慮極端情況和典型工況等,充分利用了實測數(shù)據(jù),提高了模型參數(shù)的準確性和適用性。

30、4.整個方法流程化并自動化程度較高,可以方便地應(yīng)用于電磁式電壓互感器的運行監(jiān)測和故障診斷,為提高電力系統(tǒng)的安全可靠性提供有力支撐。

31、總的來說,本發(fā)明的故障激發(fā)鐵磁諧振過電壓特性確定方法,充分利用了理論分析和實驗測量的優(yōu)勢,融合了機器學(xué)習(xí)技術(shù),能夠更加準確、全面地描述不同故障情況下的過電壓特性,解決了現(xiàn)有的方法難以實現(xiàn)理論模型和試驗數(shù)據(jù)的融合，存在復(fù)雜故障情況下過電壓特性的描述能力不足的技術(shù)問題。