[发明专利]一种综合能源系统的故障统一定位方法

摘要

本发明公开了一种综合能源系统的故障统一定位方法，首先通过数据预处理提取数据采集装置的各能源子系统典型特征量并将其标准化；然后将异质特征量在空间和时间上聚合为高维矩阵；再利用Isomap等对该矩阵进行非线性降维，并基于局部稀疏系数的大小和节点关联关系对综合能源系统进行故障辨识和定位。本发明将电力系统、天然气系统和热力系统之间不同的特征量统一耦合成一个综合特征量，提高了故障识别的精度；充分利用了综合能源系统的海量数据，突破了单个系统的隔阂和限制，实现了综合能源系统故障的统一定位。

主权项

1.一种综合能源系统的故障统一定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据各能源子系统故障特征的差异，选取三相电流、负序电流、零序电流、有功功率和无功功率作为电力系统典型特征量；管道压力和天然气流量作为天然气网典型特征量；热网流量、供水压力、供水温度、回水压力和回水温度作为热网典型特征量；将综合能源系统中的节点进行编号，建立网络拓扑关系并确定节点公共区域；然后利用离差标准化对特征量进行标准化处理；最后利用网络拓扑矩阵对特征量之间进行差分处理，得到综合能源系统各个特征量在单时段的矩阵Ci；2)在多对象维度，将不同特征量的单时段矩阵Ci聚合为一个单时段多对象的矩阵Wi；在多时间断面将单时段多对象矩阵Wi聚合为多时段多对象的综合特征量矩阵W；3)基于综合特征量矩阵W中邻近点对i，j之间的欧氏距离，选取各节点距离该节点最近的m个点作为该节点的邻近点，并引入图论中的边将邻近点连接，构建能表示邻近关系的带权流通图G；然后计算带权流通图G上任意两点的最短路径，得到W各节点间的测地距离矩阵D满足下列公式：其中，p是L≥2的点序列，且p1＝u，pL＝v，pi∈D，(pi，pi+1)为最近邻对；d2(pi,pi+1)表示两个最近邻队的距离平方；L表示节点数量；u代表第一个节点，v代表最后一个节点，duv表示这两个节点之间的测地距离；4)由测地距离矩阵D计算中心化内积矩阵B，并求解中心化内积矩阵B两个最大的正特征根及其对应的特征向量，该两个特征向量组成的矩阵X即为对W进行Isomap非线性降维后在二维空间的展示；再基于矩阵X的K领域，计算各节点的局部稀疏率；设置修剪因子Pf，将局部稀疏率大于或等于修剪因子的正常样本从异常样本候选集剔除后，最终计算出节点的局部稀疏系数满足下列公式：其中，Nk(p)代表待测节点p的K领域，|Nk(p)|表示节点p的K领域内的节点数，q代表K邻域Nk(p)中的任意对象，lsrk(q)和lsrk(p)分别代表节点q、p的局部稀疏率；LSCk(p)表示在剔除正常节点后，待测节点p的所有邻域点Nk(p)的局部可达密度与p的局部可达密度之比的平均数；5)根据广义基尔霍夫定律，给电网、气网和热网分别设立相应的广义节点，当节点和对应子网的广义节点的局部稀疏系数都超过整定值3时，表明故障发生在网络内部，且故障发生在异常节点所在的公共区域；当节点局部稀疏系数超出阈值，但广义节点未超出，表明故障仍在网络外部。