【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力運維，尤其涉及一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法。
技術介紹
1、配電網安全可靠運行是實現“發展智能電網和分布式能源”國家戰略的重要基礎，國內外長期存在配電網故障檢測（選線、定位）的難題。配電網的故障檢測（選線、定位）是保證配電安全的關鍵之一，但由于配電網根據電力需求通常包含多個分支和節點，具有復雜的拓撲結構，其次樹障、避雷器不完全擊穿，以及導線跌落等高阻接地故障，在配電線路上發生較為頻繁。系統長時間帶高阻接地故障運行，也有可能導致兩相接地短路故障，擴大故障范圍和故障性質，特別是導線墜落大地將產生較大人身安全隱患。因此，對于高阻接地故障，也需要準確檢測（選線、定位）并進行消弧、過電壓防護甚至切除故障線路或區段等相應處理。
2、當前，分布式電源以及新線路的接入使得配電網的拓撲結構變得更加復雜且不固定。現有的故障選線定位方法不再適用于包含這些因素的復雜網絡環境。其中，基于行波的故障選線方法雖然反應快速，但是容易受到地形和線路結構的影響，導致選線的準確度下降；基于保護裝置動作信息的故障選線方法依賴于保護裝置閾值的設定，常發生拒動誤動、誤報等；基于人工智能的故障選線方法往往依賴于固定的網絡結構和預先設置好的參數，這種動態變化給故障檢測帶來了額外的難度，因為故障特征可能會因為網絡結構的變化而改變，使得此類方法的準確性和可靠性降低。此外，大多數現有的故障檢測方法雖然能夠較為準確地確定故障發生的位置，但它們缺乏對整個配電網拓撲結構的綜合考量。這些方法無法充分利用配電網的結構信息來優化故障選線過程，從而影響了
3、為了應對這些挑戰，本專利技術致力于研發一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，不僅能夠快速準確地定位故障線路，還能夠綜合考慮配電網的拓撲結構信息并自適應調整以配合配電網動態變化的結構，進而提高故障選線的效率和準確性，從而在更廣泛的配電網環境中實現有效的故障監控。
技術實現思路
1、本專利技術的一個目的在于，提供一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，不僅能夠快速準確地定位故障線路，還能夠綜合考慮配電網的拓撲結構信息并自適應調整以配合配電網動態變化的結構，進而提高故障選線的效率和準確性，從而在更廣泛的配電網環境中實現有效的故障監控。
2、為達以上目的，本專利技術提供一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，包括：
3、s10：數據預處理：通過采集零序電流數據并轉換為圖結構數據，為模型提供表征配電網拓撲和電流特性的輸入信息；
4、s20：模型訓練：利用圖注意力網絡對鄰接矩陣和節點特征進行學習，直至模型能夠準確預測配電網單相接地故障的概率；
5、s30：故障判斷：基于模型輸出的節點故障概率，設定閾值以識別和定位具體的故障線路；
6、s40：模型應用：將現場零序電流數據輸入訓練好的模型，以實現快速準確地判斷配電網的故障位置。
7、可選的，所述s10包括：
8、s101：數據采集：從配電網現場采集零序電流數據；
9、s102：數據清洗：去除采集到的零序電流數據中的噪聲和異常值；
10、s103：特征提取：從清洗后的數據中提取關鍵特征；
11、s104：構建圖結構：將配電網的節點和支路信息轉化為圖結構數據，其中節點代表配電網的各個部分，邊代表節點之間的連接關系。
12、可選的，所述數據中提取關鍵特征包括電流幅值和/或相位角。
13、可選的，所述s104包括：
14、先獲取配電網量測節點的拓撲連接關系，根據式（1）制作成節點連接矩陣，通過實地測量零序電流互感器的數據，獲得實驗所需要的零序電流數據樣本；
15、將實地測量獲得的樣本數據運用公式（3）對每個測點的故障電流信號進行歸一化，得到處理后的實驗數據，將其作為每個節點的節點特征數據；將ieee18節點網絡故障區段的兩側節點當做故障節點，將故障節點的標簽設置為1，非故障節點的標簽設置為0：
16、具體地：
17、從圖的角度出發，不考慮內部元器件與線路特性時，將配電網節點網絡抽象為節點與邊的圖結構數據g=(x，a)；鄰接矩陣a描述配電網各節點的連接關系，其中，鄰接矩陣的行、列編號與節點相對應，如式（1）所示：
18、???????????????????????（1）；
19、采用支路零序電流作為支路首端節點的特征向量；在電力系統中，零序電流是指在三相系統中，三相電流的矢量和不為零時產生的電流；零序電流通常與接地故障相關；在實際的場景中，對于電纜線路，零序電流互感器是專門用來檢測零序電流的設備，它安裝在三相電力系統的中性點上，能夠檢測到由于故障或不平衡負載產生的零序電流；采用零序電流互感器采集零序電流；而架空線路的電流測量通常使用三相電流互感器，這些互感器分別安裝在三相的每條線路上；通過測量三相電流，可以計算出零序電流；計算方法如下：
20、???????????（2）；
21、其中，、和分別是三相電流互感器測量得到的a、b、c三相電流；
22、x為節點特征向量：?????（3）；
23、為節點個數；包含該節點個采樣點時序樣本，本實施例中取值1024；采用歸一化方法對數據進行預處理，公式如下所示：
24、??????（4）；
25、其中，是歸一化后的數據，是原始數據中的最小值，是原始數據中最大值；這樣處理后，原始數據中的最小值被映射到0，最大值被映射到1，其他值則在0到1之間進行線性映射。
26、可選的，所述s20具體為：
27、將處理好的鄰接矩陣和節點特征輸入到搭建好的圖神經網絡模型中，通過gat和lstm分別提取空間特征和時間特征，通過圖注意力機制給不同的節點分配不同的權重聚合特征更明顯的的空間特征，同時lstm的多重門結構單元通過遺忘、更新和輸出對時序信號進行多重依賴關系捕捉，通過一個拼接層將時間空間特征向量拼接在一起，在經過一個全連接層和sigmod分類層，將得到的預測結果與真實故障標簽使用交叉熵損失函數計算損失值，依據損失值的大小，通過反向傳播更新模型參數，使模型向損失值更小的方向優化；根據模型輸出的每個節點故障與否的概率pi，確定配電網在哪兩個節點之間存在故障，從而確定故障區段；當訓練結果滿足一定的精度后保存模型參數，得到訓練好的模型。
28、可選的，所述s20包括：
29、s201：初始化模型：設定圖注意力網絡模型的初始參數，包括權重和偏置；
30、s202：輸入數據：將構建的圖結構數據的鄰接矩陣和節點特征作為輸入數據；
31、s203：前向傳播：通過圖注意力機制計算節點之間的關聯性，并更新節點特征；
32、s204：損失函數：定義一個損失函數來衡量模型輸出與實際故障位置的差異；
33、s205：反向傳播：根據損失函數計算梯度，更本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S10包括：
3.根據權利要求2所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述數據中提取關鍵特征包括電流幅值和/或相位角。
4.根據權利要求3所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S104包括：
5.根據權利要求4所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S20具體為：
6.根據權利要求5所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S20包括：
7.根據權利要求6所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S203包括：
8.根據權利要求7所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S30包括：
9.根據權利要求8所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述S204包括：
10.根據權利要求6所述的考慮拓撲結構變化的
...【技術特征摘要】
1.一種考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述s10包括：
3.根據權利要求2所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述數據中提取關鍵特征包括電流幅值和/或相位角。
4.根據權利要求3所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述s104包括：
5.根據權利要求4所述的考慮拓撲結構變化的配電網故障選線方法，其特征在于，所述s20具體為：
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃世昌，曾宇輝，謝政威，鐘健兒，林雨桐，
申請(專利權)人：廣東電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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