【CN109975661B】一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法【专利】

１００一种基于BP 神经网络的输电线路故障检测系统肖欢，阳习党，朱威（海军工程大学，湖北武汉430079）摘要：输电线路故障测距技术对于电力系统的安全稳定运行具有重要作用。

传统多为基于电力学的数学模型，但由于实际情况的复杂性，传统方法往往难以避免各种误差。

针对传统方法的不足，文章提出一种基于BP 神经网络的输电线路故障检测系统，在matlab 环境下进行电路故障测距，输入电路的实测电流电压值，以实际故障距离作为预期输出训练网络。

相比于批量训练，单个训练往往震荡较大而错过最佳的收敛点，批量训练的效果更好。

关键词：BP 神经网络；matlab ；电路故障；训练网络；检测中图分类号：TN386文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）04-0100-021概述神经网络的建模及预测流程如图1所示。

首先筛选原始的电路电压电流数据及故障情况数据，去除没有发生故障的电路数据，得到出现电路故障的数据集，样本量为18，共涵盖8种不同的电路故障类型。

用最大最小法对故障距离数据进行归一化处理，使故障距离数据分布在[0，1]的区间范围之内。

然后分别初始化神经网络的各层权重和阈值，用随机数的方法初始化权重，阈值置0。

之后进通过BP 算法训练网络，训练的过程主要包括前向传播信号，以及反向传播误差两个部分，以使预测结果越来越接近真实故障距离。

当误差收敛到一定程度时，就得到目标网络模型。

因为数据样本量较小，网络的训练与测试数据集划分采用9折交叉验证法。

将测试数据集的电流电压数据输入训练好的神经网络模型，就可以得到故障距离的预测值。

图1神经网络的建模及预测流程2基于BP 神经网络的输电线路故障检测系统2.1数据预处理传统的故障定位技术根据所使用的测量信息可分为两种方法：单端方法和双端方法。

双端测距方法需要线路两端之（b ）CAD 处理后界面图图7CAD 工程文件脱敏效果示意图5结语本文设计了一种针对网络传输图像文件中的敏感信息防控系统，在确保信息共享和信息交换、无需各类相关文档编辑软件的情况下，在截获和解析相关文档的基础上，通过适当的脱敏处理，确保个人、单位和机构电子文档中包含重要敏感图像的图像文件不会外泄给非授权用户。

基于CNN-SVM的高压输电线路故障识别方法
田鹏飞;于游;董明;姜志筠;包鹏宇;吴国鼎;张天东;胡钋
【期刊名称】《电力系统保护与控制》
【年(卷),期】2022(50)13
【摘要】高压输电线路故障识别对保证电网安全稳定运行具有重要意义。

提出了一种基于CNN-SVM的高压输电线路故障分段识别方法。

针对传统故障识别方法数据特征提取过程复杂的问题,通过深度学习的CNN模型,将故障特征以时序矩阵形式输入其卷积层与池化层,从而简化特征提取与计算过程。

此外,针对高压输电线路故障特征不明显导致相间故障识别率较低的问题,提出将故障相间电流差及非故障相负序与零序分量作为特征,输入到SVM模型,进而判断相间故障接地类型。

仿真结果表明,所提方法准确率高,与其他深度学习方法相比,在相间故障识别的准确率上提升尤为显著。

【总页数】7页(P119-125)
【作者】田鹏飞;于游;董明;姜志筠;包鹏宇;吴国鼎;张天东;胡钋
【作者单位】国网辽宁省电力有限公司;国网大连供电公司;武汉大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.基于ANFIS的特高压输电线路故障分类识别方法
2.基于多重分形谱的高压直流输电线路区内外故障识别方法
3.基于双向长短期记忆网络的高压输电线路短路故
障识别方法4.大气环境下高压电网输电线路故障识别方法5.基于CBAM-FCN的高压输电线路发展性故障识别方法
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910322248.2(22)申请日 2019.04.22(71)申请人 西南交通大学地址 610031 四川省成都市二环路北一段111号(72)发明人 童晓阳　温豪　(74)专利代理机构 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232代理人 葛启函(51)Int.Cl.G01R 31/08(2006.01)(54)发明名称一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法。

采集线路两侧每个时刻的三相电流瞬时值，计算获得线路两侧的正序故障分量、负序、零序电流的瞬时值，构造线路某侧的故障分量综合电流为同一时刻的正序故障分量电流、负序电流、零序电流瞬时值的叠加。

以一个周波作为时间窗，利用时间窗内的故障分量综合电流，构造某线路的两个特征序列，计算两个特征序列之间的斯皮尔曼相关系数。

时间窗每向前移动一点计算一次线路的斯皮尔曼相关系数，当该相关系数大于阈值0时，就判断该线路为故障线路。

本方法不受过渡电阻、异常数据、电流互感器饱和等影响，在非全相运行、潮流转移中再故障也能够检测出故障线路，并且对信息同步性的要求不高。

权利要求书2页 说明书9页 附图2页CN 109975661 A 2019.07.05C N 109975661A1.一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法，包括以下步骤：步骤一、采集线路mn两侧每个采样时刻的三相电流瞬时值i ma 、i mb 、i mc 、i na 、i nb 、i nc ，根据瞬时对称分量法，分别计算线路mn两侧的正序电流瞬时值i m1、i n1，负序电流瞬时值i m2、i n2，零序电流瞬时值i m0、i n0，其中，m、n为被检测线路两侧的母线编号；式(1)中，i a 、i b 、i c 分别为A相、B相、C相三相电流的瞬时值，i a1、i a2、i a0分别表示A相正序、负序、零序电流瞬时值，S 90＝e -j90°为移相算子，它表示将当前时刻向后，即向时间减小方向移动90°对应的时间间隔，S 90(i b )表示将B相电流i b 的当前时刻向后移动90°对应的时间间隔后相应时刻的瞬时值，S 90(i c )表示将C相电流i c 的当前时刻向后移动90°对应的时间间隔后相应时刻的瞬时值；所述线路mn两侧正序电流瞬时值i m1、i n1，负序电流瞬时值i m2、i n2、零序电流瞬时值i m0、i n0均分别采用线路mn两侧的A相正序、负序、零序电流瞬时值；分别将线路mn两侧当前时刻的正序电流瞬时值减去两个周波前的瞬时值，得到线路mn 两侧的正序故障分量电流瞬时值Δi m1、Δi n1；步骤二、构造线路m侧或n侧的故障分量综合电流，它们为m侧或n侧同一时刻的正序故障分量电流、负序电流、零序电流瞬时采样值的叠加，线路mn两侧的故障分量综合电流的瞬时值i mz 、i nz计算如下：式(2)中，i mz 、i nz 分别表示线路m侧、n侧的故障分量综合电流瞬时值，Δi m1、i m2、i m0分别表示线路m侧的正序故障分量电流、负序电流、零序电流在同一采样时刻的瞬时值，Δi n1、i n2、i n0分别表示线路n侧的正序故障分量电流、负序电流、零序电流在同一采样时刻的瞬时值；步骤三、以一个周波作为固定时间窗，从当前时刻向后追溯一个时间窗的线路mn两侧历史数据组成该线路的两个原始序列；针对这两个原始序列，根据式(3)构造所述线路的两个特征序列x、y：式(3)中，x(k)、y(k)分别表示构造出的两个特征序列x、y在第k个采样点的瞬时值，N表示该时间窗内电流采样点的个数，i mz (k)、i nz (k)分别表示线路mn两侧时间窗内第k个采样点的故障分量综合电流的瞬时值；|i mz (k)|、|i nz (k)|分别表示线路两侧时间窗内第k个采样点的故障分量综合电流瞬时值的绝对值；步骤四、计算时间窗内两个特征序列x、y之间的斯皮尔曼相关系数r；权　利　要　求　书1/2页2CN 109975661 A。

基于点云数据配准的输电线路异常检测方法
张乐;王维坤;崔雷;周飞飞;张振威
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)6
【摘要】异常检测是输电线路运维中的重要环节,可为输电线路故障维修提供可靠依据。

但现有检测方法命中率较低,且检测结果与实际运行线路的斯皮尔曼相关系数较低。

针对现有方法的不足,提出了一种基于点云数据配准的输电线路异常检测方法。

首先,利用三维激光扫描仪采集输电线路点云数据;其次,对采集点云数据中离散点进行降噪处理,并通过点云数据配准方法模拟输电线路状态;最后,通过与正常输电线路对比识别线路异常状态,以完成输电线路异常检测。

实验表明,异常检测方法命中率高达96%以上,检测结果与实际运行线路的斯皮尔曼相关系数达0.9以上,同时,该方法在输电线路异常检测方面具有良好的应用前景。

【总页数】4页(P152-154)
【作者】张乐;王维坤;崔雷;周飞飞;张振威
【作者单位】安徽送变电工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于ICP算法的内河岸线点云数据配准方法
2.基于ICP算法的三维激光扫描点云数据配准方法
3.基于控制测量的多视点云数据配准方法的研究
4.基于机载点云
数据的输电线路自动分类方法研究5.输电线路螺栓检测的激光点云数据自动化配准研究
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专利名称：基于皮尔逊算法的输电线路雷电反击识别方法专利类型：发明专利
发明人：陆冰冰,司文荣,傅晨钊,赵丹丹,肖嵘,金珩
申请号：CN201711475243.0
申请日：20171229
公开号：CN108205662A
公开日：
20180626
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于皮尔逊算法的输电线路雷电反击识别方法，该方法将故障时刻的故障行波全局化，从整体上对输电线路三相导线所采集到的故障行波电流进行相关系数的计算，以此准确识别雷电反击故障，实现雷击故障原因识别的目的。

与现有技术相比，本发明具有有效降低故障行波因噪声产生衰减导致测量结果不准确的影响，具备更高的融洽性等优点。

申请人：国网上海市电力公司,华东电力试验研究院有限公司
地址：200002 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区源深路1122号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：应小波
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专利名称：输电线路的故障检测方法、装置和终端设备
专利类型：发明专利
发明人：高丽芳,王智慧,辛锐,赵建斌,连阳阳,李启蒙,吕鹏鹏,王少影,方蓬勃,周文芳,刘玮,卢大玮,刘园园
申请号：CN201910165020.7
申请日：20190305
公开号：CN109765462A
公开日：
20190517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明适用于图像识别技术领域，提供了一种输电线路的故障检测方法、装置和终端设备。

该方法包括：获取包括故障信息的输电线路巡检图像集，并对所述输电线路巡检图像集进行故障信息标注得到故障数据集；建立快速区域卷积神经网络Faster‑RCNN模型，并根据所述
Faster‑RCNN模型对所述故障数据集进行特征提取得到训练后的Faster‑RCNN模型；将采集的输电线路巡检图像输入到所述训练后的Faster‑RCNN模型检测输电线路故障。

本发明能够提高无人机巡检实时性，减少故障误判和漏判问题，提升故障诊断的准确性，在提升巡检诊断效率的同时节省了大量人力物力。

申请人：国家电网有限公司,国网河北省电力有限公司信息通信分公司,国网信息通信产业集团有限公司
地址：100000 北京市西城区西长安街86号
国籍：CN
代理机构：深圳中一专利商标事务所
代理人：高星
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专利名称：基于斯皮尔曼等级相关的卷积神经网络的电力系统智能故障检测方法及系统
专利类型：发明专利
发明人：杨东升,庞永恒,张化光,杨珺,刘学芳,周博文,罗艳红,秦佳,王智良,刘振伟
申请号：CN201811209429.6
申请日：20181017
公开号：CN109614981A
公开日：
20190412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于斯皮尔曼等级相关的卷积神经网络电力系统智能故障检测方法及系统，在区域网络节点处设置相量测量单元，对数据进行测量；将采集的数据进行斯皮尔曼相关性分析，基于分析结果提出图像生成方法；建立等效故障网络，验证故障特征与斯皮尔曼等级相关性的关系，论证方法的可行性；将生成的图像作为初始卷积层，建立基于斯皮尔曼等级相关的卷积神经网络架构；根据建立的架构，基于PSCAD/EMTDC，验证方法的合理性与优越性。

综合使用多种电量数据进行故障诊断，通过卷积神经网络可快速、准确的辨识出电力系统中故障所在位置，解决了加入分布式电源等导致电力系统具有波动性以及传统检测方法的不准确性，使电力系统的鲁棒性更高、自适应性更强。

申请人：东北大学
地址：110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
国籍：CN
代理机构：沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：李运萍
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专利名称：基于相关系数的电池系统短路故障诊断方法专利类型：发明专利
发明人：黄福良,江晴,吴飞,樊文堂,诸萍
申请号：CN201710981344.9
申请日：20171020
公开号：CN107831443A
公开日：
20180323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出了一种基于相关系数的电池系统短路故障诊断方法。

该方法运用相关系数的数学性质，排除了电池单体均衡状态以及老化程度不同对故障诊断结果造成的影响，从而可以准确、可靠地识别短路故障前期的电压波动。

本方法仅需要实时的电压单体电压测量，因此不需要电池模型，从而省去大量前期建模工作。

在实际应用中，需要在采集的所有的电压信号中加入一个周期信号，以确保该方法在电池静置时不会发出误警报。

故障电池的位置可以根据异常相关系数所涉及电池的位置进行判断。

申请人：开沃新能源汽车集团有限公司
地址：211200 江苏省南京市溧水区柘塘镇滨淮大道369号
国籍：CN
代理机构：江苏圣典律师事务所
代理人：贺翔
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专利名称：一种基于相关系数向量相似程度的配电网故障选线新方法
专利类型：发明专利
发明人：方涛,伍建炜,高兴,李华辉,周悦,龚岛,颜金佑,黄练栋,刘海光,麦炳灿
申请号：CN201910049658.4
申请日：20190118
公开号：CN109596945A
公开日：
20190409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及配电网故障选线检测领域，更具体地，涉及一种基于相关系数向量相似程度的配电网故障选线新方法；包括以下步骤：S1.提取母线处零序电压U0；S2.若发生单相接地故障时即零序电压U0小于0.15倍的系统额定电压Um时则提取各线路零序电流；S3.利用小波包分析法提取各线路特征频带电流；S4.计算各线路特征频带电流之间的相关系数；S5.计算各线路故障程度值、健全程度值，若该线路的故障程度值大于健全程度值，则表示线路为故障线路，否则为健全线路。

本发明提供的方法避免了设定保护阈值，减少人为因素的干扰，提高了故障判据保护裕度，进而提高适用范围。

申请人：广东电网有限责任公司,广东电网有限责任公司江门供电局
地址：510000 广东省广州市越秀区东风东路757号
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：刘瑶云
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专利名称：输电线路中小目标故障检测方法、检测系统及存储介质
专利类型：发明专利
发明人：郝帅,马瑞泽,马旭,赵新生,安倍逸
申请号：CN202010458461.9
申请日：20200521
公开号：CN111753666A
公开日：
20201009
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于高压输电线路检测技术领域，公开了一种输电线路中小目标故障检测方法、检测系统及存储介质，利用无人机巡检视频制作训练样本和测试样本，其中包括一字间隔棒损坏、螺丝松动等五类故障；其次，在GaussianYOLOv3算法框架下，只保留32×32和64×64两层输出，构建了全新的检测模型；利用K‑means聚类算法确定了新的anchor个数和尺寸；为验证算法的检测精度和实时性，将其与YOLOv3和Gaussian YOLOv3两种算法进行比较。

实验结果表明，相比于其它两种算法，本发明对输电线路中小目标故障的检测精准度和召回率都是最高，同时该算法具有较好的实时性。

申请人：西安科技大学
地址：710000 陕西省西安市雁塔中路58号
国籍：CN
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专利名称：一种输电线路巡检判定方法
专利类型：发明专利
发明人：李洁珊,侯俊,杨新,朱永虎,黄炜,李捷申请号：CN201510078154.7
申请日：20150213
公开号：CN104599087A
公开日：
20150506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种输电线路巡检判定方法，包括：获取各条输电线路的地形信息和缺陷信息，建立线路地形信息矩阵、线路缺陷信息矩阵，再根据各类地形下的线路巡检难度设定权重矩阵，然后利用所述权重矩阵分别对所述线路地形信息矩阵、线路缺陷信息矩阵进行模糊变换，形成地形系数表和线路缺陷系数表，由此制定对应输电线路的巡检计划。

本发明在全面反映输电线路实地状况的基础上，为巡检计划的制定和安排提供科学且实用的依据，从而提升巡检工作的合理性和有效性。

申请人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局,广西南宁慧图信息技术有限公司地址：530028 广西壮族自治区南宁市汇春路3号
国籍：CN
代理机构：广州科粤专利商标代理有限公司
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一种基于斯皮尔曼秩相关结合神经网络的电池组内部短路故障检测算法高明裕;蔡林辉;孙长城;刘才明;张照娓;董哲康;何志伟;高伟伟【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2022(44)11【摘要】电池组是电动汽车能源系统的重要组成部分,保障其安全性对电动汽车的智能化发展和人的生命财产都具有重要的意义,检测和保障能源系统中电池组的安全性已成为动力电池领域内的研究热点。

神经网络被应用于电池组的各项数据检测中,但在电池组内部短路故障中基于相关系数等信号处理的方法仍广泛使用,其实现方案往往存在针对特定对象、需要特定环境、泛用性能较差等问题。

基于此,该文融合相关系数和神经网络的特点,提出一种基于斯皮尔曼秩相关结合三通道卷积双向门控循环神经网络(TBi-GRU)的电池组内部短路故障检测算法。

首先,基于斯皮尔曼秩相关系数,滑动窗口联合无量纲化,标准化多维度的电池组运行特征;接着利用提取的正常状态下电池组运行特征训练TBi-GRU神经网络;然后基于已训练好的TBi-GRU模型检测内部短路状态下的电池组运行特征,结合预测结果与各通道的动态阈值对电池组状况进行检测。

通过理想条件的仿真分析与实际环境的平台验证,验证了该方法能够充分结合斯皮尔曼秩相关系数的鲁棒性强和TBi-GRU神经网络泛用性强的特点,识别出电池组的内部短路故障。

【总页数】14页(P3734-3747)【作者】高明裕;蔡林辉;孙长城;刘才明;张照娓;董哲康;何志伟;高伟伟【作者单位】杭州电子科技大学电子信息学院;装备电子研究重点实验室;浙江大学电气工程学院;天能电池集团股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TM911【相关文献】1.对椒盐噪声稳健的数字图像斯皮尔曼秩次相关法2.基于斯皮尔曼等级相关性的彩色图像椒盐噪点检测算法3.基于斯皮尔曼等级相关的单演谱成分选择及其在SAR 目标识别中的应用4.基于斯皮尔曼系数的加权朴素贝叶斯分类算法研究5.基于斯皮尔曼相关分析的理财产品收益率分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种采用Spearman相关系数与电流积分比率配合的直流配
网纵联保护方法
陈新岗;邹越越;朱莹月;马志鹏;赵蕊;贾勇
【期刊名称】《重庆理工大学学报:自然科学》
【年(卷),期】2022(36)3
【摘要】为满足直流配网故障隔离可靠性与选择性要求,提出了一种采用斯皮尔曼相关系数与电流积分比率配合的直流配网线路纵联保护方法。

首先,分析了直流线路在不同类型故障时暂态电流波形相关性的特点;其次,利用线路暂态电流波形在不同故障时的相关性差异构造保护判据,进行区内外故障判定、故障类型区分和故障区段定位,利用单极接地故障时同端电流积分比率的差异判断故障极;最后,在PSCAD上搭建直流配电网模型对所提保护方法进行仿真验证,所设置的故障区域、类型等与所检测故障一致,验证了方法的准确性与选择性。

对该方法抗过度电阻与分布电容能力进行的评估结果验证了方法的可靠性。

【总页数】9页(P172-180)
【作者】陈新岗;邹越越;朱莹月;马志鹏;赵蕊;贾勇
【作者单位】重庆理工大学电气与电子工程学院;重庆市能源互联网工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM771
【相关文献】
1.一种基于Spearman秩相关系数与熵的多属性决策方法
2.一种基于短路电抗器的直流配网故障保护方法研究
3.一种配合保护联调试验的通流升压试验方法研究
4.基于EMD与Spearman相关系数的混合直流线路纵联保护方法
5.基于故障暂态电流Pearson相关系数的直流配电网保护
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一种基于链形混合拓扑的输电线路温度异常检测方法梁花;李玮;高爽;吴超;解绍词【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2022(35)2【摘要】我国输电线路存在异常检测数据准确性和及时性较低,无线环境恶劣,数据在时空难关联等问题,因此建设一个高效、安全、准确的输电线路异常检测模型迫在眉睫。

提出一种基于链形混合拓扑的异常检测方法,将传感器采集到的数据送至基站进行单源和多源多维数据异常检测。

该方法首先设计了一种基于时间维度的单源数据异常检测算法(single-source data anomaly detectionalgorithm,SDADA),对检测时间内的数据进行依次遍历,确定有效和异常数据的个数,然后对异常检测结果进行综合分析。

其次,设计了一种在基站端执行的多源多维数据异常检测算法(multi-source and multi-dimensional data anomaly detection algorithm,MDADA),在SDADA的基础上,通过位置相关性定义了不同传感器之间的距离关系,用于确定候选异常检测队列,并对特定时间的异常数据值进行综合分析。

实验结果表明,与传统方案相比,该方法具有更高的检测精度和执行效率。

【总页数】9页(P101-109)【作者】梁花;李玮;高爽;吴超;解绍词【作者单位】国网重庆市电力公司电力科学研究院;南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司);南京南瑞信息通信科技有限公司;重庆邮电大学软件工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM711【相关文献】1.一种基于GA-BP的高压混合输电线路故障分类方法2.一种基于GA-BP的高压混合输电线路故障分类方法3.一种基于GA-BP的高压混合输电线路故障分类方法4.一种基于小波分析的电缆--架空线混合输电线路故障测距方法5.基于异常检测的输电线路山火检测方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。