電壓等級設(shè)備的故障檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是電壓等級設(shè)備的故障檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力是以血能作為動力的能源。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。
[0003]電壓等級(voltage class)是電力系統(tǒng)及電力設(shè)備的額定電壓級別系列。額定電壓是電力系統(tǒng)及電力設(shè)備規(guī)定的正常電壓，即與電力系統(tǒng)及電力設(shè)備某些運(yùn)行特性有關(guān)的標(biāo)稱電壓。電力系統(tǒng)各點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行電壓允許在一定程度上偏離其額定電壓，在這一允許偏離范圍內(nèi)，各種電力設(shè)備及電力系統(tǒng)本身仍然能正常運(yùn)行。
[0004]目前我國常用的電壓等級:220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，1000kV。電力系統(tǒng)一般是由發(fā)電廠、輸電線路、變電所、配電線路及用電設(shè)備構(gòu)成。通常將35kV以上的電壓線路稱為送電線路。35kV及其以下的電壓線路稱為配電線路。將額定IkV以上電壓稱為“高電壓”，額定電壓在IkV以下電壓稱為“低電壓”。
[0005]我國規(guī)定安全電壓為42V、36V、24V、12V、6V五種。
[0006]交流電壓等級中，通常將IkV及以下稱為低壓，IkV以上、20kV及以下稱為中壓，20kV以上、330kV以下稱為高壓，330kV及以上、100kV以下稱為超高壓，100kV及以上稱為特高壓。直流電壓等級中，±800kV以下稱為高壓，±800kV及以上稱為特高壓
精細(xì)的電壓等級的分類使得電壓等級設(shè)備的數(shù)目也隨之增加，使得電路的結(jié)構(gòu)和控制方式更加復(fù)雜，同時(shí)使得電壓等級設(shè)備的故障率增加，因而電壓等級設(shè)備的故障檢測尤為重要?，F(xiàn)有的電壓等級設(shè)備檢測方法主要是基于知識和經(jīng)驗(yàn)的故障檢測，但是該方法的檢測效率較低，應(yīng)用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供提高檢測效率的電壓等級設(shè)備的故障檢測方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
電壓等級設(shè)備的故障檢測方法，包括:
步驟1、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程，該訓(xùn)練過程包括:
1)將電壓等級設(shè)備的在預(yù)設(shè)故障狀態(tài)下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換，得到電壓諧波信號;
2)將所述步驟I)中經(jīng)傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層；
3)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號確定神經(jīng)網(wǎng)路模型的權(quán)值，以確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的分類機(jī)制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號與預(yù)設(shè)故障狀態(tài)對應(yīng)；
步驟2、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的測試過程，該測試過程包括:
1)將電壓等級設(shè)備的調(diào)制比的值調(diào)節(jié)為不同于訓(xùn)練過程中所對應(yīng)的調(diào)制比的值，并對電壓等級設(shè)備在預(yù)設(shè)故障下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換；
2)將傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；
3)比較神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)際輸出信號和預(yù)設(shè)輸出信號是否一致，若是，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練成功，進(jìn)行下一步；若否，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練失?。?br> 步驟3、將電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號進(jìn)行傅里葉變換，以得到電壓諧波信號；
1)將電壓等級設(shè)備的輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號；
2)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號進(jìn)行傅里葉變換；
步驟4、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對傅里葉變換后的電壓諧波信號進(jìn)行分類；
1)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號進(jìn)行歸一化；
2)將歸一化后的值進(jìn)行降維；
步驟5、確定各種類型的傅里葉變換后的電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用傅里葉變換可以應(yīng)用于各種不同的信號，因而檢測效率提高，適用范圍有所增大；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對電壓諧波信號進(jìn)行分類以確定各類型電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型，進(jìn)而確定電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號所對應(yīng)的故障類型，提高了檢測效率。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，電壓等級設(shè)備的故障檢測方法，該故障檢測方法包括:
步驟1、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程，該訓(xùn)練過程包括:1)將電壓等級設(shè)備的在預(yù)設(shè)故障狀態(tài)下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換，得到電壓諧波信號；2)將所述步驟I)中經(jīng)傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層；3)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號確定神經(jīng)網(wǎng)路模型的權(quán)值，以確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的分類機(jī)制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號與預(yù)設(shè)故障狀態(tài)對應(yīng)。
[0012]步驟2、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的測試過程，該測試過程包括:1)將電壓等級設(shè)備的調(diào)制比的值調(diào)節(jié)為不同于訓(xùn)練過程中所對應(yīng)的調(diào)制比的值，并對電壓等級設(shè)備在預(yù)設(shè)故障下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換；2)將傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；3)比較神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)際輸出信號和預(yù)設(shè)輸出信號是否一致，若是，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練成功，進(jìn)行下一步；若否，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練失敗。
[0013]步驟3、將電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號進(jìn)行傅里葉變換，以得到電壓諧波信號；
I)將電壓等級設(shè)備的輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號；2)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號進(jìn)行傅里葉變換。
[0014]步驟4、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對傅里葉變換后的電壓諧波信號進(jìn)行分類；1)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號進(jìn)行歸一化；2)將歸一化后的值進(jìn)行降維。
[0015]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對傅里葉變換后的電壓諧波信號進(jìn)行分類。具體地，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層可以設(shè)置有20?50個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，將傅里葉變換后得到的各次諧波信號依次輸入各個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，例如，將基波信號輸入第一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，一次諧波信號輸入第二個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，二次諧波信號輸入第三個(gè)輸入結(jié)點(diǎn)，以此類推。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出層的輸出節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以根據(jù)電壓等級設(shè)備可能出現(xiàn)的故障的類別數(shù)而進(jìn)行設(shè)置。以電壓等級設(shè)備包括5個(gè)下級電壓等級設(shè)備為例，當(dāng)只考慮其中一個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障的情況時(shí)，所述電壓等級設(shè)備的故障狀態(tài)有5種，分別為:第一個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障，第二個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障，第三個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障等等。這種情況下，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以設(shè)置為3個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以輸出0、1兩種信號，因而所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型共可以輸出8種不同的信號，其中的5種不同的信號與5種故障類型相對應(yīng)。例如，當(dāng)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出為0001時(shí)，可以判斷電壓等級設(shè)備的第一個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障；當(dāng)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出為005時(shí)，可以判斷電壓等級設(shè)備的第二個(gè)下級電壓等級設(shè)發(fā)生故障，以此類推。
[0016]步驟5、確定各種類型的傅里葉變換后的電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以有多種輸出形式，例如可以在輸出層設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)，也可以設(shè)置多個(gè)子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，每個(gè)子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出層設(shè)置一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，只要可以輸出不同的信號以區(qū)別不同的故障狀態(tài)即可。本發(fā)明中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的好處在于，可以提高分類效率，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜而可能發(fā)生多種故障的電壓等級設(shè)備，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以提高檢測效率。
[0017]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0018]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電壓等級設(shè)備的故障檢測方法，其特征在于，包括: 步驟1、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程，該訓(xùn)練過程包括: 1)將電壓等級設(shè)備的在預(yù)設(shè)故障狀態(tài)下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換，得到電壓諧波信號; 2)將所述步驟I)中經(jīng)傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層； 3)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號確定神經(jīng)網(wǎng)路模型的權(quán)值，以確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的分類機(jī)制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)設(shè)輸出信號與預(yù)設(shè)故障狀態(tài)對應(yīng)； 步驟2、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的測試過程，該測試過程包括: 1)將電壓等級設(shè)備的調(diào)制比的值調(diào)節(jié)為不同于訓(xùn)練過程中所對應(yīng)的調(diào)制比的值，并對電壓等級設(shè)備在預(yù)設(shè)故障下的輸出信號進(jìn)行傅里葉變換； 2)將傅里葉變換后的諧波信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型； 3)比較神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)際輸出信號和預(yù)設(shè)輸出信號是否一致，若是，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練成功，進(jìn)行下一步；若否，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練失敗； 步驟3、將電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號進(jìn)行傅里葉變換，以得到電壓諧波信號； 1)將電壓等級設(shè)備的輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號； 2)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號進(jìn)行傅里葉變換； 步驟4、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對傅里葉變換后的電壓諧波信號進(jìn)行分類； 1)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入信號進(jìn)行歸一化； 2)將歸一化后的值進(jìn)行降維； 步驟5、確定各種類型的傅里葉變換后的電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了電壓等級設(shè)備的故障檢測方法，經(jīng)過三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程、三次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的測試過程，將電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號進(jìn)行傅里葉變換，以得到電壓諧波信號；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對傅里葉變換后的電壓諧波信號進(jìn)行分類；確定各種類型的傅里葉變換后的電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型。本發(fā)明利用傅里葉變換可以應(yīng)用于各種不同的信號，因而檢測效率提高，適用范圍有所增大；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對電壓諧波信號進(jìn)行分類以確定各類型電壓諧波信號所對應(yīng)的故障類型，進(jìn)而確定電壓等級設(shè)備的輸出電壓信號所對應(yīng)的故障類型，提高了檢測效率。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號】CN104833884
【申請?zhí)枴緾N201510252419
【發(fā)明人】石磊, 張勇, 吳彬
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東禹城市供電公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月18日