配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法和系统与流程

    专利2026-02-16  12


    本发明属于配电检测方法领域,具体涉及一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法和系统。


    背景技术:

    1、配电网在电力系统中起着承上启下的作用,是发、输、配、用的基本环节之一,其发展与所在供电区域的社会、经济、环境、能源政策、人口、面积、居民用电等情况密切相关。随着全球智能电网的建设和研究的热潮,配电网的智能化已成为未来电网发展的新趋势,对于智能电网整体目标的实现有着举足轻重的作用。面向未来智能配电网的发展需求,如何实现故障快速处理、减少停电时间是配电网智能化的重要环节。配电自动化是实现配电网故障快速处理的重要手段,是提高配电网供电可靠性、改善电能质量、提高用户满意度的必然需求。作为配电网控制、保护功能的核心部件,一二次融合配电设备能够完美顺应电网数字化、信息化、智能化的发展趋势。目前各类一二次融合配电设备制造厂商众多,在配电网故障辨识能力方面的质量参差不齐,严重制约了配电自动化设备进行故障辨识与快速处理功能的发挥,影响配电网故障处理准确性及效率,威胁配电网安全可靠运行。随着配电自动化工程和配电网建设改造工程规模的不断扩大,加强配电自动化设备招标前、供货前及到货后全过程的质量管控与技术监督尤为重要。

    2、已有的一二次融合配电设备故障辨识能力检测手段,主要是通过一二次融合配电设备测试平台进行波形回放的方式实现,而用于故障检测的波形案例大多是人为设定的几组数据,存在如下缺点:检测案例单一,故障波形暂稳态特征相对固定,检测结果偶然性大,尤其是单相接地故障的检测,不能够全面考核一二次融合设备对单相接地故障的识别能力,难以满足配电自动化工程及配电网建设改造工程快速发展的现实需求。而另一种从接地故障波形案例库中抽取形成接地故障试验检测案例的方法,可以很好地解决上述问题,该方法常用的案例抽取方法主要划分为两大类:概率抽取与非概率抽取。概率抽取是指遵循随机原则进行的抽样,包括简单随机抽样、分层抽样、系统抽样等,操作简便且适用于大规模的抽样系统,但抽样框架不易构造;非概率抽取则不依据随机原则,而是根据对数据的要求自定义的抽样,包括经验判断抽样、滚雪球抽样、配额抽样等,成本低易于实施,但易导致抽样数据不平衡,不具备科学性。分层抽样是当前应用最广泛的案例抽取方法,以不同维度为界限,从中随机抽取样本,既能对各层的目标量进行精准估计,还能保证样本的覆盖面,做到不遗漏,但对于难度不一致的样本无法维持整体难度的均衡性。综上所述,现有的故障检测案例的设计方法不能很好满足当前的检测需求。


    技术实现思路

    1、为克服上述现有技术不能保证设计出的试验检测用例的全面性、典型性,且分布维度不均、难度不平衡的问题,本发明提出一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法,包括:

    2、s1、采用拉丁超立方抽样,在预先设定的故障样本多维度试验空间中,以维度为组随机抽取若干组设定数量的样本,执行s2;

    3、s2、利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,并将同组样本的个体难度系数进行拟合,得到各组样本的整体难度系数,执行s3;

    4、s3、基于设定的难度阈值,判断各组样本的整体难度系数是否在难度阈值内;若是,则以整体难度系数在难度阈值内的若干组样本作为故障试验检测用例;否则,跳转到s1,直到故障试验检测用例的数量达到设定数量;

    5、其中,所述故障样本多维度试验空间,依据配电自动化设备故障案例库设定,所述案例库中故障案例的形式为波形。

    6、优选的,所述故障样本多维度试验空间的设定,包括:

    7、以配电自动化设备故障案例库中的故障案例为样本,并以故障案例的中性点接地方式、故障类型和故障发生相位作为维度对故障样本多维度试验空间的维度范围进行划分,设定故障样本多维度试验空间。

    8、优选的,所述利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,并将同组样本的个体难度系数进行拟合,得到各组样本的整体难度系数,包括:

    9、利用若干台波形检测设备逐一对各样本进行波形检测,并记录各样本对应的波形检测通过的设备数;

    10、以各样本对应的波形检测通过的设备数与检测设备总数的比值,作为各样本的个体难度系数;

    11、基于整体难度系数计算式,将同组样本的个体难度系数进行拟合得到各组样本的整体难度系数。

    12、优选的,所述整体难度系数计算式,按下式表示:

    13、

    14、式中,pw为整体难度系数,n为样本个数,pk为第k个样本的个体难度系数。

    15、优选的,所述难度阈值的设定,包括:

    16、基于配电自动化设备故障案例库中故障案例的波形,利用波形检测设备确定故障前后配电自动化设备的零序电压信号峰-峰值变化量;

    17、基于所述零序电压信号峰-峰值变化量,设定难度阈值。

    18、基于同一发明构思,本发明还提供了一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置系统,包括:抽样模块、难度系数模块和判断模块;

    19、所述抽样模块,用于采用拉丁超立方抽样,在预先设定的故障样本多维度试验空间中,以维度为组随机抽取若干组设定数量的样本,并调用难度系数模块;

    20、所述难度系数模块,用于利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,并将同组样本的个体难度系数进行拟合,得到各组样本的整体难度系数,并调用判断模块;

    21、所述判断模块,用于基于设定的难度阈值,判断各组样本的整体难度系数是否在难度阈值内;若是,则以整体难度系数在难度阈值内的若干组样本作为故障试验检测用例;否则,调用抽样模块,直到故障试验检测用例的数量达到设定数量;

    22、其中,所述故障样本多维度试验空间,依据配电自动化设备故障案例库设定,所述案例库中故障案例的形式为波形。

    23、优选的,所述故障样本多维度试验空间的设定,包括:

    24、以配电自动化设备故障案例库中的故障案例为样本,并以故障案例的中性点接地方式、故障类型和故障发生相位作为维度对故障样本多维度试验空间的维度范围进行划分,设定故障样本多维度试验空间。

    25、优选的,所述难度系数模块,包括:检测单元、个体难度系数单元和整体难度系数单元;

    26、所述检测单元,用于利用若干台波形检测设备逐一对各样本进行波形检测,并记录各样本对应的波形检测通过的设备数;

    27、所述个体难度系数单元,用于以各样本对应的波形检测通过的设备数与检测设备总数的比值,作为各样本的个体难度系数;

    28、所述整体难度系数单元,用于基于整体难度系数计算式,将同组样本的个体难度系数进行拟合得到各组样本的整体难度系数。

    29、优选的,所述整体难度系数计算式,按下式表示:

    30、

    31、式中,pw为整体难度系数,n为样本个数,pk为第k个样本的个体难度系数。

    32、优选的,所述难度阈值的设定,包括:

    33、基于配电自动化设备故障案例库中故障案例的波形,利用波形检测设备确定故障前后配电自动化设备的零序电压信号峰-峰值变化量;

    34、基于所述零序电压信号峰-峰值变化量,设定难度阈值。

    35、优选的,所述系统还包括:仿真案例模块和配电网现场录波案例模块;

    36、所述仿真案例模块,用于对配电自动化设备参数进行仿真,并基于仿真的参数生成配电自动化设备故障案例库;

    37、所述配电网现场录波案例模块,用于对配电自动化设备故障前后各参数进行记录,并基于记录的参数生成配电自动化设备故障案例库。

    38、与最接近的现有技术相比,本发明具有的有益效果如下:

    39、本发明提供了一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法和系统,包括:s1、采用拉丁超立方抽样,在预先设定的故障样本多维度试验空间中,以维度为组随机抽取若干组设定数量的样本,执行s2;s2、利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,并将同组样本的个体难度系数进行拟合,得到各组样本的整体难度系数,执行s3;s3、基于设定的难度阈值,判断各组样本的整体难度系数是否在难度阈值内;若是,则以整体难度系数在难度阈值内的若干组样本作为故障试验检测用例;否则,跳转到s1,直到故障试验检测用例的数量达到设定数量;其中,所述故障样本多维度试验空间,依据配电自动化设备故障案例库设定,所述案例库中故障案例的形式为波形;本发明利用拉丁超立方抽样法从故障案例中抽取样本,并对抽取的样本进行难度系数的计算,能够有效保证试验检测用例的全面性和典型性,解决试验检测用例分布维度不均、难度不平衡等问题。


    技术特征:

    1.一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述故障样本多维度试验空间的设定,包括:

    3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,并将同组样本的个体难度系数进行拟合,得到各组样本的整体难度系数,包括:

    4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述整体难度系数计算式,按下式表示:

    5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述难度阈值的设定,包括:

    6.一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置系统,其特征在于,包括:抽样模块、难度系数模块和判断模块;

    7.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述故障样本多维度试验空间的设定,包括:

    8.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述难度系数模块,包括:检测单元、个体难度系数单元和整体难度系数单元;

    9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述整体难度系数计算式,按下式表示:

    10.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述难度阈值的设定,包括:

    11.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:仿真案例模块和配电网现场录波案例模块;


    技术总结
    本发明提供了一种配电自动化设备的故障试验检测用例的配置方法和系统,包括:S1、采用拉丁超立方抽样,在故障样本多维度试验空间中,以维度为组抽取若干组设定数量的样本,执行S2;S2、利用波形检测设备计算各样本的个体难度系数,将同组样本的个体难度系数进行拟合得到各组样本的整体难度系数,执行S3;S3、基于设定的难度阈值,判断各组样本的整体难度系数是否在难度阈值内;是,则以整体难度系数在难度阈值内的若干组样本作为检测用例;否,则跳转到S1,直到检测用例的数量达到设定数量;故障样本多维度试验空间依据配电自动化设备故障案例库设定;本发明能够有效保证检测用例的全面性和典型性,解决检测用例分布维度不均、难度不平衡等问题。

    技术研发人员:吴岩,关石磊,孟晓丽,周菲嫣,宋晓辉,吴燕,尹惠,古凌云,陈洁
    受保护的技术使用者:中国电力科学研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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