(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211276471.6 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 广东电网有限责任公司佛山供电局 地址 528000 广东省佛山市禅城区汾江南 路1号 (72)发明人 黄湘　郭修杰　郁景礼　黄炳祺　 田松　张莉珠　何嘉良　杨伟超　 雷剧璋　唐鹤　姜美玲　蒋惠中　 郑琪　陈考斌　邹博　陈义森　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 任文生 (51)Int.Cl. G01R 31/08(2006.01) G01R 31/52(2020.01)G06K 9/62(2022.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 基于空间向量转换的架空线路故障诊断方 法及系统 (57)摘要 本发明涉及电力故障诊断技术领域， 公开了 一种基于空间向量转换的架空线路故障诊断方 法及系统， 其方法通过有限元软件 搭建超高压架 空线路在不同故障模式下的故障仿真模型， 以泊 松噪声对三相电流数据进行电磁干扰， 利用空间 向量转换将三相电流数据进行降维， 构造稀 疏故 障特征， 并建立稀疏故障特征与故障模式的映射 关系， 以故障模式为输出量构建训练样本集， 基 于梯度提升机对训练样本集进行训练， 构建故障 模式分类模 型， 实现高扰动下的超高压架空线路 的故障模式诊断， 提高了架空线路故障诊断的准 确性。 权利要求书5页 说明书13页 附图3页 CN 115356596 A 2022.11.18 CN 115356596 A 1.基于空间向量 转换的架空线路故障诊断方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于有限元软件搭建超高压架空线路在不同故障模式下的故障仿真模型， 得到不同故 障模式分别对应的三相电流数据， 以泊松噪声作为扰动源对所述三相电流数据进行叠加， 生成相应的噪声信号； 将所述三相电流数据进行空间向量 转换至复平面； 基于所述三相电流数据对应的复平面的实虚部参数构造稀疏故障特征， 其中， 所述稀 疏故障特征包括实虚部模极值倾角、 实虚部皮尔逊相关系数和实虚部概率分布推土机距 离； 构建所述稀疏故障特征与故障模式的映射关系， 以所述故障模式为输出量构建训练样 本集， 基于梯度提升 机对所述训练样本集进行训练， 构建故障模式分类模型。 2.根据权利要求1所述的基于空间向量转换的架空线路故障诊断方法， 其特征在于， 所 述基于有限元软件搭建超高压架空线路在不同故障模式下的故障仿 真模型， 得到不同故障 模式分别对应的三相电流数据， 以泊松噪声作为扰动源对所述三相电流数据进行叠加， 生 成相应的噪声信号的步骤具体包括： 基于有限元 软件搭建超高压架空线路在不同故障模式下的故障仿真模型； 在所述故障仿真模型中加载电源参数、 线路参数、 采样参数、 故障参数， 得到不同故障 模式分别对应的三相电流数据， 每相电流数据的长度为N， 从而 得到每个故障模式下的3 ×N 维电流数 组， 基于MATLAB的imnoise函数对电流数 组进行泊松噪声的叠加， 生 成相应的噪声 信号； 其中， 所述电源参数包括基准频率、 电源电阻、 电源电抗、 接地形式、 电源节 点类型， 所 述线路参数包括线路长度、 单位公里正序电阻、 单位公里零序电阻、 单位公里正序电抗、 单 位公里零序电抗， 所述采样参数包括采样时间、 采样频率， 所述 故障参数包括 故障类型以及 对应的故障起止时刻、 故障过渡电阻、 故障接地电容， 所述故障类型包括单相短路、 相间故 障、 接地故障和三相故障。 3.根据权利要求2所述的基于空间向量转换的架空线路故障诊断方法， 其特征在于， 所 述将所述 三相电流数据进行空间向量 转换至复平面的步骤具体包括： 对所述三相电流数据进行归一 化运算， 基于下式对其进行空间向量 转换至复平面： 式中， Spm为三相电流数据经过空间向量模型进行转换后得到的复数， j为虚数单位， IA、 IB、 IC分别为各相的电流数据， 复数Spm包括实部与虚部， 定义实部为xi、 虚部为yi， 其中， i=1, 2,…,N， 则转换后的复数表示 为zi=xi+jyi。 4.根据权利要求3所述的基于空间向量转换的架空线路故障诊断方法， 其特征在于， 所 述基于所述三相电流数据对应的复平面的实虚部参数构造稀疏故障特征， 其中， 所述稀疏 故障特征包括实虚部模极值倾角、 实虚部 皮尔逊相关系数和实虚部概率分布推土机距离的 步骤具体包括： 通过下式计算复数zi的模： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115356596 A 2选出最大的复数模 所对应的位置引索k， 即对应复平面的zk=xk+jyk； 通过下式计算实虚部模极值 倾角为： 式中， D1为实虚部模极值 倾角； 采用皮尔逊相关系数计算实部和虚部间的实虚部皮尔逊相关系数为： 式中， 、 分别表示实部、 虚部参数的均值， D2为实虚部皮尔逊相关系数； 通过下式计算实部参 量的概率密度函数为： 式中， v为实部参 量带宽、 fv(x)为实部的概 率密度分布； 计算虚部参 量的概率密度函数为： 式中， w为虚部参 量带宽、 fw(y)为虚部的概 率密度分布； 利用下式推土 机距离衡量实部与虚部的概 率密度函数之间转移 代价为： 式中， 为实部虚部概率密度中所有可能的联合分布集； E[ ]为期望值； 为欧 式距离， ， inf指实部、 虚部在联合分布集中的所有采样， x、 y分别为实 部、 虚部在联合分布集中的随机采样结果， 实部与虚部均以高斯核作为概率密度分别为fv (x)和fw(y)， 则由最优传输理论对转移代价W(fv,fw)进行求解， 结合隐空间的最优传输映射 可知， 其2阶解析化推土机距离为欧式距离平方与协方差矩阵的封闭和， 由此得到2阶的解 析化推土 机距离为： 式中， D3为实虚部概 率分布的推土 机距离， 为欧式距离的平方， 为迹运算。 5.根据权利要求1所述的基于空间向量转换的架空线路故障诊断方法， 其特征在于， 构 建所述稀疏故障特征与故障模式的映射关系， 以所述故障模式为输出量构建训练样本集， 基于梯度提升 机对所述训练样本集进行训练， 构建故障模式分类模型的步骤具体包括： 构建三相电流数据与故障模式之间的映射关系以及三相电流数据与所述稀疏故障特 征之间的映射关系， 从而构建故障模式与稀疏故障特 征之间的映射关系；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115356596 A 3