本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度智能化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，配網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)不斷加強(qiáng)，電網(wǎng)規(guī)模越來越大。但與之對(duì)應(yīng)的是通信與自動(dòng)化設(shè)備的配套建設(shè)的相對(duì)落后。由于調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)未實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的全覆蓋，因此在配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度部門不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜的跳閘信息，影響了效隔離故障快速恢復(fù)送電的時(shí)間。由于我國電網(wǎng)規(guī)模龐大，大規(guī)模的調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的敷設(shè)不僅涉及大量的經(jīng)濟(jì)投入，也需要大量投入人力進(jìn)行光纜鋪設(shè)、信號(hào)對(duì)點(diǎn)、校核等工作，我國電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)的調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)全覆蓋仍需要較長(zhǎng)的時(shí)間。目前，我國大部分配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)調(diào)度在處理故障時(shí)為避免盲目送電給電網(wǎng)帶來二次損害，需要派專人從變電站出線開關(guān)處進(jìn)行線路巡視，檢查開閉所、柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱是否有開關(guān)跳閘，根據(jù)跳閘開關(guān)的位置向線路末端進(jìn)行巡視確定故障點(diǎn)位置。若用戶在偏遠(yuǎn)山區(qū)，線路長(zhǎng)度較大，則很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)送電，該工作模式極大的延長(zhǎng)了故障恢復(fù)的速度。不僅造成了電網(wǎng)企業(yè)、工業(yè)用戶的經(jīng)濟(jì)損失，更影響了普通居民的正常用電。因此，在現(xiàn)有設(shè)備水平的前提下如何快速判斷跳閘開關(guān)的位置，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)故障的快速定位是當(dāng)前亟需解決的熱點(diǎn)問題。鑒于此，本發(fā)明提出一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法。通過110kV或更高電壓等級(jí)變電站的10kV或35kV出線的電氣量變化，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的方法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，降低電網(wǎng)線路工作人員帶點(diǎn)巡線的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，有效減少電網(wǎng)故障所帶來的非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法，通過110kV或更高電壓等級(jí)變電站的10kV或35kV出線的電氣量變化，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的方法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法，其特征在于，依次包括以下步驟：變電站出線數(shù)據(jù)的傅里葉分析；提取故障分量的頻域系數(shù)特征向量；建立典型故障的頻域系數(shù)特征向量；新發(fā)生故障的精準(zhǔn)定位。進(jìn)一步的，所述變電站出線數(shù)據(jù)的傅里葉分析包括以下步驟：步驟一：從SCADA中獲取出線開關(guān)電氣量，目前我國電網(wǎng)調(diào)度使用的數(shù)據(jù)專網(wǎng)已覆蓋110kV及以上變電站，變電站內(nèi)低、中壓側(cè)出線開關(guān)，即10kV、35kV電壓等級(jí)的出線開關(guān)的電流、有功、無功可以直接從SCADA中獲取，且一般數(shù)值采集之間的時(shí)間間隔為30秒；由此可以獲取變電站出線開關(guān)的電氣量集合可以表示為：S＝{P,Q,I,T},其中：P={(p1,t1),(p2,t2)...(pn,tn)}Q={(q1,t1),(q2,t2)...(qn,tn)}I={(i1,t1),(i2,t2)...(in,tn)}---(1)]]>式中P、Q、I分別為有功、無功、電流的數(shù)據(jù)集合，p、q、i為具體數(shù)值大小，t為時(shí)間；步驟二：以偏方差和最小作為數(shù)值擬合的目標(biāo)函數(shù)對(duì)電氣變化量進(jìn)行數(shù)值擬合；首先，設(shè)擬合多項(xiàng)式，假設(shè)電流、有功、無功和時(shí)間之間的函數(shù)為：fP=a0+a1t+...aktkfQ=b0+b1t+...bktkfI=c0+c1t+...cktk---(2)]]>式中a、b、c分別為待求系數(shù)；然后，設(shè)定擬合期望，為使得擬合后的函數(shù)與原數(shù)據(jù)盡量接近，本發(fā)明以偏差平方和最小作為數(shù)值擬合的目標(biāo)函數(shù)，即：minPΣtδ2=Σt(fP(i)-pi)2minQΣtδ2=Σt(fQ(i)-qi)2minIΣtδ2=Σt(fI(i)-pi)2---(3)]]>最后，求得電流、有功、無功的時(shí)間函數(shù)。以上式(3)為目標(biāo)函數(shù)，求對(duì)應(yīng)的系數(shù)集合{ai、bi、ci}，以求系數(shù)集合{ai}為例，對(duì)式(2)中fp函數(shù)右邊式子中的ai求偏導(dǎo)可以得到：-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]=0-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]t=0......-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]tk=0---(4)]]>進(jìn)行化簡(jiǎn)后，可以得到如下矩陣[1]：式(5)中，n為采樣數(shù)據(jù)的樣本個(gè)數(shù)，(p、t)為采樣數(shù)值，即時(shí)間及其當(dāng)時(shí)時(shí)刻的開關(guān)有功測(cè)量值，根據(jù)式(5)所示矩陣則可以方便求出系數(shù)集合{ai}，從而得到有功與時(shí)間的擬合函數(shù)P＝fP(t)，無功和電流的擬合流程與此相同；步驟三：將時(shí)域函數(shù)轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)，由于擬合得到的函數(shù)fP、fQ、fI為連續(xù)的多項(xiàng)式。進(jìn)一步的，所述提取故障分量的頻域系數(shù)特征向量包括以下步驟：步驟一：從SCADA中獲取正常運(yùn)行和故障情況下的電氣變化量，將歷史跳閘記錄對(duì)應(yīng)的電氣量變化做傅里葉分析，搜集歷史故障的跳閘時(shí)間；步驟二：根據(jù)傅里葉分析的步驟將其轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)，將跳閘當(dāng)天和前一天正常運(yùn)行時(shí)的10千伏或35千伏出線電氣量進(jìn)行函數(shù)擬合和傅里葉分析，從而得到正常運(yùn)行以及發(fā)生故障時(shí)10千伏或35千伏出線開關(guān)的傅里葉函數(shù)，分別表示為：fI=I02πδ(ω)+I1j2πddωδ(ω)+...Ik2πjkdkdωkδ(ω)fP=P02πδ(ω)+P1j2πddωδ(ω)+...Pk2πjkdkdωkδ(ω)fQ=Q02πδ(ω)+Q1j2πddωδ(ω)+...Qk2πjkdkdωkδ(ω)---(6)]]>fI′=I0′2πδ(ω)+I1′j2πddωδ(ω)+...Ik′2πjkdkdωkδ(ω)fP′=P0′2πδ(ω)+P1′j2πddωδ(ω)+...Pk′2πjkdkdωkδ(ω)fQ′=Q0′2πδ(ω)+Q1′j2πddωδ(ω)+...Qk2πjkdkdωkδ(ω)---(7)]]>步驟三：將正常運(yùn)行的頻域函數(shù)與故障的頻域函數(shù)做差值，對(duì)比故障與正常運(yùn)行情況下的傅里葉函數(shù)獲得故障分量的傅里葉函數(shù)，表示為：{fI′-fI=(I0′-I0)2πδ(ω)+(I1′-I1)j2πddωδ(ω)+...(Ik′-Ik)2πjkdkdωkδ(ω)fP′-fP=(P0′-P0)2πδ(ω)+(P1′-P1)j2πddωδ(ω)+...(Pk′-Pk)2πjkdkdωkδ(ω)fQ′-fQ=(Q0′-Q0)2πδ(ω)+(Q1′-Q1)j2πddωδ(ω)+...(Qk′-Qk)2πjkdkdωkδ(ω)---(8)]]>步驟四：保留五階以內(nèi)的函數(shù)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將式(8)所示的故障分量傅里葉函數(shù)進(jìn)行截取，只保留五階以內(nèi)的級(jí)數(shù)，既下式(9)所示：fI′-fI=(I0′-I0)2πδ(ω)+(I1′-I1)j2πddωδ(ω)+...(Ik′-Ik)2πj5d5dω5δ(ω)fP′-fP=(P0′-P0)2πδ(ω)+(P1′-P1)j2πddωδ(ω)+...(Pk′-Pk)2πj5d5dω5δ(ω)fQ′-fQ=(Q0′-Q0)2πδ(ω)+(Q1′-Q1)j2πddωδ(ω)+...(Qk′-Qk)2πj5d5dω5δ(ω)---(9)]]>步驟五：建立故障分量的頻域系數(shù)特征向量，根據(jù)步驟四進(jìn)行截取后，每次故障分量都可以表示為電流、有功、無功的五階函數(shù)，根據(jù)其周期函數(shù)的系數(shù)，任一故障分量的頻域特征可以表示為如下的向量形式：φ=[ϵ0I,ϵ1I,ϵ2I,ϵ3I,ϵ4I,ϵ5I,ϵ0P,ϵ1P,ϵ2P,ϵ3P,ϵ4P,ϵ5P,ϵ0Q,ϵ1Q,ϵ2Q,ϵ3Q,ϵ4Q,ϵ5Q]---(10)]]>其中有功及無功的頻域系數(shù)以此類推。進(jìn)一步的，所述建立典型故障的頻域系數(shù)特征向量包括一下步驟：步驟一：從歷史故障記錄中抽取K個(gè)對(duì)應(yīng)于K個(gè)不同故障位置的故障頻域系數(shù)特征向量，根據(jù)歷史跳閘記錄初步建立不同類型故障的特征向量，變電站10kV或35kV線路從變電站引出，經(jīng)柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備到達(dá)箱變供居民或工業(yè)負(fù)荷，在這個(gè)環(huán)節(jié)中柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜的跳閘都會(huì)造成負(fù)荷損失，導(dǎo)致變電站出線開關(guān)的電氣量出現(xiàn)故障分量，即故障分量頻域系數(shù)的變化；為鎖定具體的跳閘開關(guān)位置，根據(jù)跳閘位置建立初始的特征向量簇集合，初始簇集合中包含K個(gè)簇，K為可能發(fā)生跳閘的開關(guān)個(gè)數(shù)，每個(gè)簇僅包含一個(gè)跳閘開關(guān)的故障頻域系數(shù)特征向量；步驟二：將歷史故障記錄中跳閘的故障頻域系數(shù)特征向量與簇的平均特征向量做相似度計(jì)算并納入對(duì)應(yīng)的簇中，采用夾角余玄公式計(jì)算所有跳閘故障的頻域系數(shù)向量與初始簇集合中初始簇特征向量的“距離”(即相似度)，夾角余玄公式為：d(γ,φi)=cos(γ,φi→)=γ→·φi→|γ→|·|φi→|---(11)]]>其中為任意一次故障的頻域系數(shù)向量、為初始簇集合中初始簇的特征向量，步驟三：更新簇的平均特征向量，其計(jì)算公式為：φ→′=[γ0I+aϵ‾0Ia+1,γ0I+aϵ‾0Ia+1...γ5Q+aϵ‾5Qa+1]---(12)]]>其中a為原簇中故障頻域系數(shù)向量的個(gè)數(shù)，為新增故障的頻域系數(shù)特征向量，為原簇的特征向量平均值，為更新后的簇的特征向量；步驟四：評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算新簇的評(píng)價(jià)結(jié)果，計(jì)算重新整合后的簇的評(píng)價(jià)函數(shù)，評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算公式為：J=Σk=1KΣn=1Zk(d(φk‾,γn))2---(13)]]>式(13)中，J為評(píng)價(jià)函數(shù)，其大小為任意對(duì)象(即故障頻域系數(shù)向量)與各個(gè)簇特征向量的均方差之和。γn為任意故障對(duì)應(yīng)的特征向量，為第k個(gè)簇的特征向量，為任意故障γn與第k個(gè)簇的相似度；Zk為第k個(gè)簇中含有的元素個(gè)數(shù)，k為所有簇的個(gè)數(shù)，其大小為所有可能發(fā)生跳閘的開關(guān)個(gè)數(shù)；重復(fù)步驟二、步驟三，將新的故障頻域特征向量根據(jù)相似度加入對(duì)應(yīng)的簇中，而后根據(jù)步驟四計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)，循環(huán)反復(fù)直至評(píng)價(jià)函數(shù)維持不變?yōu)橹?；步驟五，確立與故障位置一一對(duì)應(yīng)的典型故障頻域系數(shù)特征向量，人工干預(yù)，對(duì)分類完成的簇進(jìn)行識(shí)別。通過查看不同簇中的電氣量變化曲線及其對(duì)應(yīng)的跳閘開關(guān)；人工校核該簇代表的跳閘開關(guān)位置，最終得到代表不同位置跳閘的特征向量簇集合{φi}。進(jìn)一步的，所述新發(fā)生故障的精準(zhǔn)定位包括以下步驟：步驟一：將新發(fā)生的電氣量做傅里葉變換得到故障分量的頻域系數(shù)特征向量，從SCADA中采集故障跳閘時(shí)段的電器變化量，進(jìn)行函數(shù)擬合，得到擬合函數(shù)后對(duì)擬合函數(shù)進(jìn)行頻域分析，根據(jù)得到新發(fā)生故障的電氣變化量即電流、有功、無功的傅里葉級(jí)數(shù)，按照同樣的方法對(duì)故障前一日正常運(yùn)行時(shí)的電氣變化量，電流、有功、無功進(jìn)行處理，獲取故障與正常運(yùn)行情況下的傅里葉級(jí)數(shù)，在此基礎(chǔ)上做差值處理，并截取電流、有功、無功的零至五階的級(jí)數(shù)，從而得到一個(gè)18維的故障頻域系數(shù)特征向量φ。步驟二：將新發(fā)生故障的頻域系數(shù)特征向量與各個(gè)簇進(jìn)行相似度計(jì)算，確定新發(fā)生故障所屬的簇，將新發(fā)生故障的故障頻域系數(shù)特征向量φ與故障特征向量簇集合{φi}中的簇進(jìn)行相似度計(jì)算，根據(jù)相似度計(jì)算結(jié)果將新發(fā)生故障歸入對(duì)應(yīng)的簇中，由于每個(gè)簇代表一個(gè)故障跳閘開關(guān)的位置，由此判斷跳閘開關(guān)的位置；步驟三：鎖定故障的跳閘開關(guān)位置，由于開關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘需要故障電流啟動(dòng)，因此跳閘開關(guān)向線路末端為可能發(fā)生故障的區(qū)域；同時(shí)，由于不同開關(guān)之間的保護(hù)存在配合，一般較少情況出現(xiàn)越級(jí)跳閘；因此可以認(rèn)為，在故障跳閘開關(guān)與線路末端方向的相鄰開閉所或柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜之間即為故障發(fā)生位置。本發(fā)明提出的一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法。該方法將數(shù)據(jù)挖掘引入到電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域中，在對(duì)歷史故障跳閘進(jìn)行傅里葉分析的前提下，采用聚類算法建立故障跳閘位置的向量簇集合。通過計(jì)算新發(fā)生故障的故障頻域特征向量與各個(gè)簇特征向量的相似度判斷新發(fā)生故障的跳閘開關(guān)位置，并以此為依據(jù)鎖定故障范圍。本發(fā)明提出的方法僅通過高電壓等級(jí)出線開關(guān)的電氣量的變化判斷實(shí)際故障的范圍，有效解決了目前我國調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)覆蓋不全面的問題，特別是城市配網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)的故障定位問題，縮短了配網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)故障的事故處理時(shí)間，減少了停電時(shí)間。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：圖1為本發(fā)明變電站出線數(shù)據(jù)的傅里葉分析的方法流程圖；圖2為本發(fā)明提取故障分量的頻域系數(shù)特征向量的方法流程圖；圖3為本發(fā)明建立典型故障的頻域系數(shù)特征向量的方法流程圖；圖4為本發(fā)明新發(fā)生故障的精準(zhǔn)定位的方法流程圖；圖5為本發(fā)明的方法流程圖；圖6為本發(fā)明具體故障與特征向量簇的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。具體實(shí)施方式城市配電網(wǎng)或農(nóng)網(wǎng)是一種典型的非接地系統(tǒng)，由于缺少零序通路，則不能通過保護(hù)或故障錄波等裝置快速判斷故障點(diǎn)的位置。并且由于用電負(fù)荷峰谷的差異，同一用電負(fù)荷區(qū)域在用電高峰和低谷時(shí)發(fā)生故障時(shí)損失的負(fù)荷大小會(huì)存在一定差異。因此，單純依照損失負(fù)荷大小很難鎖定失負(fù)荷區(qū)域。鑒于此，本發(fā)明將有功、無功、電流的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合和傅里葉變換，從而得到一個(gè)和時(shí)間無關(guān)的頻域函數(shù)，避免用電負(fù)荷峰谷差、故障發(fā)生時(shí)間對(duì)故障分量分析的影響。從而為判斷故障點(diǎn)位置奠定基礎(chǔ)。一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電網(wǎng)故障精準(zhǔn)定位方法，其特征在于，依次包括以下步驟：變電站出線數(shù)據(jù)的傅里葉分析；提取故障分量的頻域系數(shù)特征向量；建立典型故障的頻域系數(shù)特征向量；新發(fā)生故障的精準(zhǔn)定位。進(jìn)一步的，如圖1所示，所述變電站出線數(shù)據(jù)的傅里葉分析包括以下步驟：S11，從SCADA中獲取出線開關(guān)電氣量，目前我國電網(wǎng)調(diào)度使用的數(shù)據(jù)專網(wǎng)已覆蓋110kV及以上變電站，變電站內(nèi)低、中壓側(cè)出線開關(guān)，即10kV、35kV電壓等級(jí)的出線開關(guān)的電流、有功、無功可以直接從SCADA中獲取，且一般數(shù)值采集之間的時(shí)間間隔為30秒；由此可以獲取變電站出線開關(guān)的電氣量集合可以表示為：S＝{P,Q,I,T},其中：P={(p1,t1),(p2,t2)...(pn,tn)}Q={(q1,t1),(q2,t2)...(qn,tn)}I={(i1,t1),(i2,t2)...(in,tn)}---(1)]]>式中P、Q、I分別為有功、無功、電流的數(shù)據(jù)集合，p、q、i為具體數(shù)值大小，t為時(shí)間；S12，以偏方差和最小作為數(shù)值擬合的目標(biāo)函數(shù)對(duì)電氣變化量進(jìn)行數(shù)值擬合；首先，設(shè)擬合多項(xiàng)式，假設(shè)電流、有功、無功和時(shí)間之間的函數(shù)為：fP=a0+a1t+...aktkfQ=b0+b1t+...bktkfI=c0+c1t+...cktk---(2)]]>式中a、b、c分別為待求系數(shù)；然后，設(shè)定擬合期望，為使得擬合后的函數(shù)與原數(shù)據(jù)盡量接近，本發(fā)明以偏差平方和最小作為數(shù)值擬合的目標(biāo)函數(shù)，即：minPΣtδ2=Σt(fP(i)-pi)2minQΣtδ2=Σt(fQ(i)-qi)2minIΣtδ2=Σt(fI(i)-pi)2---(3)]]>最后，求得電流、有功、無功的時(shí)間函數(shù)。以上式(3)為目標(biāo)函數(shù)，求對(duì)應(yīng)的系數(shù)集合{ai、bi、ci}，以求系數(shù)集合{ai}為例，對(duì)式(2)中fp函數(shù)右邊式子中的ai求偏導(dǎo)可以得到：-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]=0-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]t=0......-2Σi[fP-(a0+a1t+...aktk)]tk=0---(4)]]>進(jìn)行化簡(jiǎn)后，可以得到如下矩陣[1]：式(5)中，n為采樣數(shù)據(jù)的樣本個(gè)數(shù)，(p、t)為采樣數(shù)值，即時(shí)間及其當(dāng)時(shí)時(shí)刻的開關(guān)有功測(cè)量值，根據(jù)式(5)所示矩陣則可以方便求出系數(shù)集合{ai}，從而得到有功與時(shí)間的擬合函數(shù)P＝fP(t)，無功和電流的擬合流程與此相同；S13，將時(shí)域函數(shù)轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)，由于擬合得到的函數(shù)fP、fQ、fI為連續(xù)的多項(xiàng)式?？梢圆捎孟卤?所示的對(duì)偶關(guān)系進(jìn)行傅里葉變化。表1連續(xù)傅里葉變換對(duì)式中為一周期函數(shù)。由此，可以將連續(xù)的時(shí)間函數(shù)變換為與時(shí)間無關(guān)的、由周期性函數(shù)疊加的傅里葉級(jí)數(shù)，即頻域函數(shù)。進(jìn)一步的，如圖2所示，所述提取故障分量的頻域系數(shù)特征向量包括以下步驟：S21,從SCADA中獲取正常運(yùn)行和故障情況下的電氣變化量，將歷史跳閘記錄對(duì)應(yīng)的電氣量變化做傅里葉分析，搜集歷史故障的跳閘時(shí)間；S22，根據(jù)傅里葉分析的步驟將其轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)，將跳閘當(dāng)天和前一天正常運(yùn)行時(shí)的10千伏或35千伏出線電氣量進(jìn)行函數(shù)擬合和傅里葉分析，從而得到正常運(yùn)行以及發(fā)生故障時(shí)10千伏或35千伏出線開關(guān)的傅里葉函數(shù)，分別表示為：fI=I02πδ(ω)+I1j2πddωδ(ω)+...Ik2πjkdkdωkδ(ω)fP=P02πδ(ω)+P1j2πddωδ(ω)+...Pk2πjkdkdωkδ(ω)fQ=Q02πδ(ω)+Q1j2πddωδ(ω)+...Qk2πjkdkdωkδ(ω)---(6)]]>fI′=I0′2πδ(ω)+I1′j2πddωδ(ω)+...Ik′2πjkdkdωkδ(ω)fP′=P0′2πδ(ω)+P1′j2πddωδ(ω)+...Pk′2πjkdkdωkδ(ω)fQ′=Q0′2πδ(ω)+Q1′j2πddωδ(ω)+...Qk′2πjkdkdωkδ(ω)---(7)]]>S23，將正常運(yùn)行的頻域函數(shù)與故障的頻域函數(shù)做差值，對(duì)比故障與正常運(yùn)行情況下的傅里葉函數(shù)獲得故障分量的傅里葉函數(shù)，表示為：fI′-fI=(I0′-I0)2πδ(ω)+(I1′-I1)j2πddωδ(ω)+...(Ik′-Ik)2πjkdkdωkδ(ω)fP′-fP=(P0′-P0)2πδ(ω)+(P1′-P1)j2πddωδ(ω)+...(Pk′-Pk)2πjkdkdωkδ(ω)fQ′-fQ=(Q0′-Q0)2πδ(ω)+(Q1′-Q1)j2πddωδ(ω)+...(Qk′-Qk)2πjkdkdωkδ(ω)---(8)]]>S24，保留五階以內(nèi)的函數(shù)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將式(8)所示的故障分量傅里葉函數(shù)進(jìn)行截取，只保留五階以內(nèi)的級(jí)數(shù)，既下式(9)所示：fI′-fI=(I0′-I0)2πδ(ω)+(I1′-I1)j2πddωδ(ω)+...(Ik′-Ik)2πj5d5dω5δ(ω)fP′-fP=(P0′-P0)2πδ(ω)+(P1′-P1)j2πddωδ(ω)+...(Pk′-Pk)2πj5d5dω5δ(ω)fQ′-fQ=(Q0′-Q0)2πδ(ω)+(Q1′-Q1)j2πddωδ(ω)+...(Qk′-Qk)2πj5d5dω5δ(ω)---(9)]]>S25，建立故障分量的頻域系數(shù)特征向量，根據(jù)步驟四進(jìn)行截取后，每次故障分量都可以表示為電流、有功、無功的五階函數(shù)，根據(jù)其周期函數(shù)的系數(shù)，任一故障分量的頻域特征可以表示為如下的向量形式：φ=[ϵ0I,ϵ1I,ϵ2I,ϵ3I,ϵ4I,ϵ5I,ϵ0P,ϵ1P,ϵ2P,ϵ3P,ϵ4P,ϵ5P,ϵ0Q,ϵ1Q,ϵ2Q,ϵ3Q,ϵ4Q,ϵ5Q]---(10)]]>其中有功及無功的頻域系數(shù)以此類推。進(jìn)一步的，如圖3所示，所述建立典型故障的頻域系數(shù)特征向量包括一下步驟：S31，從歷史故障記錄中抽取K個(gè)對(duì)應(yīng)于K個(gè)不同故障位置的故障頻域系數(shù)特征向量，根據(jù)歷史跳閘記錄初步建立不同類型故障的特征向量，變電站10kV或35kV線路從變電站引出，經(jīng)柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備到達(dá)箱變供居民或工業(yè)負(fù)荷，在這個(gè)環(huán)節(jié)中柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜的跳閘都會(huì)造成負(fù)荷損失，導(dǎo)致變電站出線開關(guān)的電氣量出現(xiàn)故障分量，即故障分量頻域系數(shù)的變化；為鎖定具體的跳閘開關(guān)位置，根據(jù)跳閘位置建立初始的特征向量簇集合，初始簇集合中包含K個(gè)簇，K為可能發(fā)生跳閘的開關(guān)個(gè)數(shù)，每個(gè)簇僅包含一個(gè)跳閘開關(guān)的故障頻域系數(shù)特征向量；如圖6所示，為具體故障與特征向量簇的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如表2所示，為不同故障的特征向量分類。表2不同故障的特征向量分類S32，將歷史故障記錄中跳閘的故障頻域系數(shù)特征向量與簇的平均特征向量做相似度計(jì)算并納入對(duì)應(yīng)的簇中，采用夾角余玄公式計(jì)算所有跳閘故障的頻域系數(shù)向量與初始簇集合中初始簇特征向量的“距離”(即相似度)，夾角余玄公式為：d(γ,φi)=cos(γ,φ→i)=γ→·φi→|γ→|·|φi→|---(11)]]>其中為任意一次故障的頻域系數(shù)向量、為初始簇集合中初始簇的特征向量，S33，更新簇的平均特征向量，其計(jì)算公式為：φ→′=[γ0I+aϵ‾0Ia+1,γ0I+aϵ‾0Ia+1...γ5Q+aϵ‾5Qa+1]---(12)]]>其中a為原簇中故障頻域系數(shù)向量的個(gè)數(shù)，為新增故障的頻域系數(shù)特征向量，為原簇的特征向量平均值，為更新后的簇的特征向量；S34，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算新簇的評(píng)價(jià)結(jié)果，計(jì)算重新整合后的簇的評(píng)價(jià)函數(shù)，評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算公式為：J=Σk=1KΣn=1Zk(d(φk‾,γn))2---(13)]]>式(13)中，J為評(píng)價(jià)函數(shù)，其大小為任意對(duì)象(即故障頻域系數(shù)向量)與各個(gè)簇特征向量的均方差之和。γn為任意故障對(duì)應(yīng)的特征向量，為第k個(gè)簇的特征向量，為任意故障γn與第k個(gè)簇的相似度；Zk為第k個(gè)簇中含有的元素個(gè)數(shù)，k為所有簇的個(gè)數(shù)，其大小為所有可能發(fā)生跳閘的開關(guān)個(gè)數(shù)；重復(fù)步驟二、步驟三，將新的故障頻域特征向量根據(jù)相似度加入對(duì)應(yīng)的簇中，而后根據(jù)步驟四計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)，循環(huán)反復(fù)直至評(píng)價(jià)函數(shù)維持不變?yōu)橹?；S35，確立與故障位置一一對(duì)應(yīng)的典型故障頻域系數(shù)特征向量，人工干預(yù)，對(duì)分類完成的簇進(jìn)行識(shí)別。通過查看不同簇中的電氣量變化曲線及其對(duì)應(yīng)的跳閘開關(guān)；人工校核該簇代表的跳閘開關(guān)位置，最終得到代表不同位置跳閘的特征向量簇集合{φi}。進(jìn)一步的，如圖4所示，所述新發(fā)生故障的精準(zhǔn)定位包括以下步驟：S41，將新發(fā)生的電氣量做傅里葉變換得到故障分量的頻域系數(shù)特征向量，從SCADA中采集故障跳閘時(shí)段的電器變化量，并采用式(1)-(5)進(jìn)行函數(shù)擬合，得到擬合函數(shù)后采用表1所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)合公式(6)對(duì)擬合函數(shù)進(jìn)行頻域分析，根據(jù)得到新發(fā)生故障的電氣變化量即電流、有功、無功的傅里葉級(jí)數(shù)，按照同樣的方法對(duì)故障前一日正常運(yùn)行時(shí)的電氣變化量，電流、有功、無功進(jìn)行處理，獲取故障與正常運(yùn)行情況下的傅里葉級(jí)數(shù)，在此基礎(chǔ)上根據(jù)式(9)做差值處理，并截取電流、有功、無功的零至五階的級(jí)數(shù)，從而得到一個(gè)18維的故障頻域系數(shù)特征向量φ。S42，將新發(fā)生故障的頻域系數(shù)特征向量與各個(gè)簇進(jìn)行相似度計(jì)算，確定新發(fā)生故障所屬的簇，將新發(fā)生故障的故障頻域系數(shù)特征向量φ與故障特征向量簇集合{φi}中的簇進(jìn)行相似度計(jì)算，根據(jù)相似度計(jì)算結(jié)果將新發(fā)生故障歸入對(duì)應(yīng)的簇中，由于每個(gè)簇代表一個(gè)故障跳閘開關(guān)的位置，由此判斷跳閘開關(guān)的位置；S43，鎖定故障的跳閘開關(guān)位置，由于開關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘需要故障電流啟動(dòng)，因此跳閘開關(guān)向線路末端為可能發(fā)生故障的區(qū)域；同時(shí)，由于不同開關(guān)之間的保護(hù)存在配合，一般較少情況出現(xiàn)越級(jí)跳閘；因此可以認(rèn)為，在故障跳閘開關(guān)與線路末端方向的相鄰開閉所或柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜之間即為故障發(fā)生位置。如圖5所示，為本發(fā)明的方法流程圖，本發(fā)明利用歷史存檔的配網(wǎng)或農(nóng)網(wǎng)故障跳閘記錄為依據(jù)結(jié)合故障時(shí)刻變電站出線開關(guān)電氣量的變化數(shù)據(jù)，分析了不同開關(guān)跳閘時(shí)故障分量頻域特性。采用聚類分析的辦法建立了與故障跳閘位置一一對(duì)應(yīng)的典型故障頻域系數(shù)特征向量。當(dāng)新的配網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，根據(jù)故障分量頻域系數(shù)特征向量與典型故障頻域系數(shù)特征向量的相似度計(jì)算結(jié)果鎖定故障范圍。采用該方法可以避免從變電站出現(xiàn)開關(guān)開始巡視的重復(fù)勞動(dòng)，大幅縮短恢復(fù)供電的時(shí)間。降低了巡線人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了電網(wǎng)企業(yè)以及電力用戶的經(jīng)濟(jì)損失。上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3