1.一种用于输变电控制系统的故障分析方法,其特征在于:包括,采集输变电控制系统中的运行数据,并对所述运行数据进行分组标注,形成时序数据矩阵;
采用变分模态分解法对所述时序数据矩阵进行自适应分量提取,获取固有模态分量;
基于所述固有模态分量,构建包含多维度特征的特征空间,提取故障特征点;
将所述故障特征点和故障样本库中的历史故障特征进行相似度计算,生成故障关联拓扑图G,其中所述故障关联拓扑图G中的节点关联强度对故障程度进行等级划分;
根据故障等级从预设故障处理策略库中检索对应的处理方案,输出相应的故障原因分析结果;
在预设故障处理策略库中建立故障等级和处理方案的映射关系表M,其中所述映射关系表M包括故障设备类型、故障发生位置、故障等级、处理优先级P以及响应时间窗口T;
根据故障关联拓扑图G中节点重要性指标Wi检索映射关系表M中对应故障等级的处理方案集合S,其中所述处理方案集合S中每个方案包括故障原因描述、处置措施序列和维修资源需求;
对处理方案集合S中的每个方案计算匹配度得分 ,具体公式如下:;
其中, 为故障处理方案i的匹配度得分, 为设备匹配权重因子, 为设备匹配程度,为位置匹配权重因子, 为位置匹配程度, 为历史成功率权重因子,为历史处理成功率, 为影响因子, 为节点u的权重系数, 为相关性函数, 为第j个处理子策略的成功概率,为网络节点总数,r为处理子策略总数;
选取匹配度得分最高的处理方案作为最优方案,生成分析报告R,并按照处理优先级P排序,标注每项处置措施的响应时间窗口T,其中所述分析报告R包括故障原因链、关键影响因素和处置建议;
所述故障关联拓扑图G的生成方法为,
将故障特征点和故障样本库中的历史故障特征通过余弦相似度函数计算特征向量间的相似度值,具体公式如下:;
其中, 为故障特征点a和历史故障特征点b的相似度值, 为第a个特征向量的第k个分量, 为第b个特征向量的第k个分量,m为特征维度, 为距离衰减函数;
根据所述相似度值 构建邻接矩阵A,当相似度值 大于相似度阈值θ时,则在邻接矩阵A对应位置标记为1;当相似度值 小于等于相似度阈值θ时,则在邻接矩阵A对应位置标记为0;
利用所述邻接矩阵A生成故障关联拓扑图G,其中所述故障关联拓扑图G的节点表示故障特征点,边表示节点间的关联关系,边的权重设置为对应的相似度值 ;
对所述故障关联拓扑图G中的节点计算度中心性 和介数中心性 ,并结合相似度值计算节点重要性指标 ,具体公式如下:;
其中, 为节点i的重要性指标,为度中心性权重系数, 为节点i的度中心性,为节点i的介数中心性,为介数中心性权重系数,为相似度权重系数,V为网络节点总数;
根据所述节点重要性指标 将故障程度划分一级故障、二级故障、三级故障以及四级故障;
所述故障特征点的提取方法为,
对每个固有模态分量 分别计算时域特征值和频域特征值;
将所述时域特征值和所述频域特征值组成特征向量F,并进行归一化处理;
根据处理后的特征向量F构建Y维特征空间,其中所述Y维特征空间中每个坐标轴对应特征向量F中的一个特征分量;
基于所述Y维特征空间,将具有相似特征值的数据点聚类形成特征簇,采用密度峰值聚类算法计算每个特征簇的局部密度和相对距离;
基于所述局部密度和所述相对距离的乘积,选取最大乘积值的特征簇中心作为故障特征点。
2.如权利要求1所述的用于输变电控制系统的故障分析方法,其特征在于:所述固有模态分量的获取方法为,对时序数据矩阵中的每类运行数据执行变分模态分解运算,将每个时间序列信号分解为K个固有模态分量,计算中心频率和带宽约束;
通过二次优化迭代计算,使相邻固有模态分量的带宽约束最小化,当迭代次数达到预设值R或带宽变化量小于阈值时,则停止迭代,并将所述固有模态分量按照中心频率从高到低排序,形成分量序列 。
3.如权利要求2所述的用于输变电控制系统的故障分析方法,其特征在于:所述时序数据矩阵的获取方法为,采集输变电控制系统中的运行数据,其中所述运行数据包括一次设备数据、二次设备数据和环境监测数据;
将所述运行数据按照采样时间点进行时间戳标注,以采样周期T为单位,沿时间轴将相同时间戳的运行数据进行组合;
对标注后的运行数据建立M×N的时序数据矩阵,其中所述时序数据矩阵包括正常工况运行数据和故障工况运行数据,M表示采样时间点的数量,N表示运行数据的类型数量。
4.如权利要求3所述的用于输变电控制系统的故障分析方法,其特征在于:所述一次设备数据包括电压值、电流值、有功功率值以及无功功率值;所述二次设备数据包括保护动作信号、告警信号和开关量状态信号,所述环境监测数据包括温度值、湿度值和振动值。
5.一种用于输变电控制系统的故障分析系统,基于权利要求1 4任一所述的用于输变~电控制系统的故障分析方法,其特征在于:包括,
采集标注模块,用于采集输变电控制系统中的运行数据,并对所述运行数据进行分组标注,形成时序数据矩阵;
提取模块,用于采用变分模态分解法对所述时序数据矩阵进行自适应分量提取,获取固有模态分量;
构建模块,基于所述固有模态分量,构建包含多维度特征的特征空间,提取故障特征点;
生成模块,用于将所述故障特征点和故障样本库中的历史故障特征进行相似度计算,生成故障关联拓扑图G,其中所述故障关联拓扑图G中的节点关联强度对故障程度进行等级划分;
分析模块,用于根据故障等级从预设故障处理策略库中检索对应的处理方案,输出相应的故障原因分析结果。
6.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于:所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1 4任一所述的用于输变电控制系统~的故障分析方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1 4任一所述的用于输变电控制系统的故障分析方法的步骤。
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