关键词:
电压暂降
类型辨识
AC-GAN
同源检测
SA
SIFT
摘要:
准确分析电压暂降监测数据是治理暂降问题的基础。随着江苏电网电压暂降监测系统建设的不断完善,暂降监测数据的存储规模不断增大,如何用好监测数据,准确的提取数据中的特征信息以满足更进一步的应用需求是目前暂降研究领域讨论的热点。基于此,本文以暂降实际监测数据为基础,分别对暂降事件类型辨识及暂降事件同源数据检测两个方面的应用进行了深入探讨和研究,具体工作和创新点体现在:在暂降事件类型辨识方面,针对小样本数据场景,提出了基于图形、时频、统计算法的五个暂降电压数据特征指标,并以此构建了每个暂降样本的特征向量。通过对基于粒子群聚类优化的决策树支持向量机分类器(Decision Tree Support Vector Machine based on Particle Swarm Optimization,PDT-SVM)进行训练,实现了对短路故障、变压器投切、感应电机启动三大类暂降事件的准确辨识。但随着监测范围的扩大,监测对象越来越复杂,监测样本中包含的噪声、谐波、振荡等干扰使得上述基于滑窗思想的一维信号特征提取算法难以准确捕捉暂降事件的特征,严重影响了对暂降类型辨识的正确率。基于此,本文在第二部分引入了基于图像的暂降监测数据处理思想,提出了基于图像分析及改进辅助分类生成对抗网络(Auxiliary Classifier Generative Adversarial Networks,AC-GAN)的暂降事件类型辨识算法。首先,将暂降三相电压数据转换为基于空间矢量(Space Phasor Model,SPM)的二维轨迹图片,在规整了暂降样本数据形式的同时,避免了数据中噪声、谐波、振荡等干扰对特征提取的影响。然后,对AC-GAN进行改进,通过在判别器内融合卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)提高了模型对暂降类型特征的抓取能力,从而增强了整个AC-GAN网络的性能。凭借优秀的样本生成能力,平衡了各类型暂降样本的分布,改善了模型对数据特征的学习效果。最后通过实际工况下多个数据场景验证了所提方法的有效性和优越性。在暂降同源数据检测方面,针对现有研究中存在的检测时间片短,检测次数多,聚类结果易混淆而导致同源数据漏检、误检的问题,本文基于图像特征比对的思想,提出了基于融合自注意力机制(Self Attention,SA)孪生网络的同源检测算法。首先,对三相暂降监测数据进行变换,将暂降三相电压的有效值(Root Mean Square,RMS)数据同时呈现于一张灰度图片中,以图像样本代替三相数据样本,有效减少了同源检测的次数和计算量。然后,建立融合SA的孪生神经网络特征提取模型,基于孪生神经网络的对比训练模式提取暂降类别特征,并通过SA对特征矩阵关键位置的权重进行加强以提高模型对样本细节特征的表达能力。最后,依据特征的标准互相关(Normalized Cross Correlation,NCC)计算结果来判断基准数据与待检测数据是否同源。另外,针对在暂降监测数据中常出现的未包含完整暂降数据段或一条数据同时包含两个暂降事件的情况。提出了一种基于特征关键点匹配的暂降同源数据精确检测方法。首先将暂降数据有效值波形转换为灰度轨迹图片,基于尺度不变特征转换(Scale-invariant Feature Transform,SIFT)算法对暂降灰度轨迹图片进行分析,提取RMS轨迹的特征关键点。然后利用特征关键点的梯度方向信息与待检测暂降数据的RMS轨迹进行匹配计算,最后,以匹配规则作为暂降同源数据判断的标准。该算法可很好的弥补现有同源检测算法中的不足,具有更强的工程适用性及实际应用价值。文章最后对现有的四种同源检测方法进行了检测方式、检测次数、单次检测所需的步骤以及计算耗时四个维度的对比,讨论了不同算法的特点及适用情况,所得分析结论可为今后同源检测算法的应用提供理论指导。