技术摘要：
一种人工智能深度学习下的智能配网故障诊断定位综合系统，属故障诊断领域。包括故障判断及选线装置、故障指示器和无线通讯部分；故障指示器采集线路上暂态电流，当检测到零序电压和零序电流超过设定值时，故障判断及选线装置启动零序故障诊断，辨识出是否为稳定的单相  全部
背景技术：
随着当代经济的快速发展，社会对电的需求日益增大，配电网的密集程度也日益 提高。 实现配电网自动化(Distribution  Automation)是保证供电可靠性、实现电网经 济运行、提高电网效率的关键手段，也是关系到社会生产水平和人民生活质量的重要因素。 目前，我国3～66kV配电网的中性点多数为小电流接地方式，因此配电网可称为小 电流接地系统或中性点不直接接地系统，其包括中性点不接地系统(Neutral  Ungrounded  Power  System，简称NUS)、中性点经高值电阻接地系统(Neutral  Resister  Grounded  Power  System，简称NRS)和中性点经消弧线圈接地系统(Neutral  Resonant  Grounded  Power  System，简称NES)。 我国配电网大多采用由架空线和电缆线(大多用于城市供电系统中)构成的辐射 状结构，馈线数量与用户用电的集中化水平直接相关，大城市配电网的馈线数量一般可达 到20～30条。随着城乡配电网的进一步改造、建设，线路总长度和电缆使用率大大增加，由 线路分布电容造成的配网线路对地电容电流迅猛增大，某些配电网电容电流可达到60～ 70A，甚至高达100A。此时，若线路发生单相接地故障，接地点易发生燃弧，严重威胁到电力 系统的安全。根据规定，这种配电网的中性点必须经消弧线圈接地。 就目前电力系统发展方向来看，应用于中低压配电网的中性点接地方式中，小电 流接地方式可避免发生单相接地故障时引起供电中断，具有很强的、适应于配电网的优势， 不会被其他接地方式所替代。因此在未来相当长的一段时间内，小电流接地方式在配电网 应用中仍将占据重要地位。 据统计，电力系统在运行过程中，由配电网故障造成的停电事故约占总停电事故 的95％以上，其中70％的事故由单相接地故障或母线故障引起。当配电网发生单相接地故 障时，由于零序网中无直接接地点，故障电流仅通过线路对地电容回路流通，故障特征量微 弱，而中性点经消弧线圈接地后会对故障电流进行补偿，使故障特征进一步减小，因此一直 由于特征提取困难而缺乏可靠的故障选线和定位方法。随着人们对配网自动化水平要求的 提高，更加迫切需要从根本上解决配网的故障定位问题。 在我国，对于配网故障选线问题早在1958年就有相关的研究记录，并先后提出了 各种故障选线方法，同时研发了相关选线装置。20世纪80年代以来，随着微机保护技术的不 断成熟，不同厂家研发出多种在线自动选线装置并投入使用，但从用户方面返回的意见来 看，选线的可靠性不高，效果并不好，充分反映出选线技术并不十分成熟。 而作为目前重点研究方向的故障区段定位技术，也同时存在着较多问题，如部分 定位原理不可靠、不同监测点信号不能精确同步、故障信号获取困难等。另外，目前的方法 5 CN 111596171 A 说　明　书 2/11 页 大部分仍停留在理论研究阶段，实际应用于现场的技术很少，因而小电流接地故障定位技 术一直未能取得实质性突破。 小电流接地方式增加了配电网结构复杂度，使故障选线与定位成为一个公认的难 题。随着电力系统从传统电网向智能电网的转变，实现智能电网的自愈功能极为重要，这也 更需迫切解决故障快速检测和可靠定位问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种人工智能深度学习下的智能配网故障诊 断定位综合系统。其基于故障指示器、无线通信技术和接地故障选线技术，能够自动高效的 检测出故障(线路断线、相间短路和单相接地)所在区段。故障选线上位机中的故障定位软 件系统与线路上具有通信功能的故障指示器相配合，在故障发生后的几分钟内即可在监控 中心的地理信息系统图上给出故障位置和故障时间的指示信息，实现了对10kV配网线路发 生接地、短路和断线故障时提供精确的故障定位服务，同时现实了对配电网络的无盲区监 控，有助于帮助维修人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电，大大提高了供电可靠性。 本发明的技术方案是：提供一种人工智能深度学习下的智能配网故障诊断定位综 合系统，其特征是： 所述的智能配网故障诊断定位综合系统包括站内故障判断及选线装置、站外线路 上的故障指示器和无线通讯部分； 所述的站内故障判断及选线装置设置在变电站内，用于实时监控变压器中性点的 零序电压及零序电流，当检测到零序电压和零序电流超过设定值时，即启动零序故障诊断， 辨识出是否为稳定的单相接地故障，然后辨识出具体故障线路及故障相，同时，通过无线通 信前置机召回故障相的故障指示器电流，根据故障指示器故障点前后电流大小发生突变的 原理来定位具体故障点位置并输出信号给监控设备； 所述站外线路上的故障指示器是检测负荷电流及故障电流的主体，直接悬挂在线 路上，通过线路感应取电和后备电池获得工作电流，通过电流互感器线圈采集线路上的暂 态电流。故障指示器自带短距离无线通信模块，能够上传实时数据、历史数据和故障数据； 所述的无线通讯部分包括短距离无线设备和VPN  4G设备，站内的通信前置机和站 外的线路故障指示器上都设置有短距离无线模块，站内通信前置机的功能通过无线模块与 线路故障指示器建立无线链路，集中数据；站外故障指示器上的无线模块功能为担任无线 中继器及传输本地数据；同时现场的数据通过VPN  4G模块和远端的主站进行数据交互； 用短距离无线传输模块和VPN  4G无线模块将线路上的故障指示器和变电站端的 接地故障选线设备、继电保护设备、后台主站等有机结合起来，综合判断线路的短路故障、 接地故障。 具体的，所述的站内故障判断及选线装置包括定位决策装置、数据集中器、接地检 测综诊装置和后台/GIS； 其中，所述的定位决策装置用于完成整个故障的定位； 所述的数据集中器负责各无线通讯模块与定位决策装置之间的通讯； 所述的接地检测综诊装置负责判断系统单相接地支路； 所述的后台/GIS负责显示、存储故障定位结果。 6 CN 111596171 A 说　明　书 3/11 页 具体的，所述站外线路上的故障指示器用于进行故障判断并定位，为所有的后台 服务提供线路电流的实时运行情况。 具体的，所述的故障指示器每组3只，分别监测线路的ABC三相；每个故障指示器中 均包括短距离无线模块，并且相互之间可以级联组成网络，当接收到故障选线召唤时可以 将数据接力传回故障选线装置； 所述的故障指示器为外挂式故障指示器，采用分级或分杆的形式进行悬挂设置， 每级或每杆分为A、B、C三相线路，每相线路上对应悬挂设置一个故障指示器；每个故障指示 器采用独立的标识编码，通过无线级联组网方式将线路上的电流数数及谐波数据传到主 站，经主站分析数据并对照编码得出所出故障的类型及位置。 进一步的，所述的智能配网故障诊断定位综合系统，对于相间短路故障，由挂在线 路上的故障指示器来完成检测，当故障指示器检测到线路电流发生突变并且满足相应判据 时就可以判定发生线路断线或者相间短路故障，随后由故障诊断系统上位机采集各故障指 示器的数据并完成故障定位；对于接地故障，通过故障指示器在线监测线路中故障点前后 电流信号的差异化变化，由安装在变电站内的综合故障诊断系统上位机配合线路上的故障 指示器完成定位。 更进一步的，所述的相应判据包括相间短路判据和接地判据； 所述的相间短路判据包括： 1)线路中正的突变电流大于设定值Iset，并且持续一段时间，即It≥Iset； 2)电流发生突变后2S后检测到断路器跳闸，线路电流降为0，即Ins＝0； 其中，It为突变量电流启动值，Ins为自电流突变起n秒后所测的线路电流，此时， 断路器已经跳闸，线路电流降为0； 所述的接地判据包括： 利用变电站内的接地故障判断选线诊断装置，实时监控变压器中性点的零序电 压，当检测到零序电压变动值超出15％至30％时，启动零序故障诊断，辨识出是否为单相接 地故障；若为单相接地则通过站内的故障诊断装置进行接地选线，将接地故障定位在某线 路的某一相上；并且当判断出单相接地故障为稳定故障时，故障接地选线装置通过通信前 置机召回故障相线路上的故障指示器的实时电流数据，通过对比采集到的信号对比故障点 前后数据差异，判断出发生突变的两个故障指示器即可判断出故障发生的具体区段。 具体的，所述持续一段时间的默认值为2个工频周期，即40ms。 进一步的，所述的智能配网故障诊断定位综合系统，在系统发生稳定接地故障时， 调取故障支路故障指示器的录波状态信息，经过故障综合定位判别从而确认故障点。 进一步的，所述的智能配网故障诊断定位综合系统，通过构建基于人工智能深度 学习和高纬时空数据驱动的城市配电网运行状态分析评估模型，建立多维度城市配电网多 系统协调配合的控制和应用机制； 所述的多维度城市配电网多系统协调配合的控制和应用机制，至少包含： 时间维：横向数据采集与边缘计算，纵向递阶控制序列；短周期故障判定及定位， 长周期状态评估、趋势分析与辅助决策；其辅助决策包括接地故障电容电流补偿、过电压及 系统闪络等问题治理措施和方案； 空间维：站内故障判别与故障支路确认、站外线路区段精确定位；站内数据采集与 7 CN 111596171 A 说　明　书 4/11 页 智能研判，站外线路数据支撑与处置联动； 目标维：故障判别、支路确认、区段定位、辅助决策与优化提升； 智能研判及定位业务框架：从“故障判别”到“故障支路确认”再到“区段定位”，实 现三阶段一体化分级分层递进缩小故障点，准确辨识故障类型和故障点区段位置。 更进一步的，所述的智能配网故障诊断定位综合系统，通过下列方式，来实现智能 研判及故障定位： 1)采用利用全时域、全频段、全类型监控的实时录波技术、全程记录所有零序回路 信号，并进行综合故障在线诊断； 2)建立独有的故障波形特征库的方式，通过对现场故障录播数据与故障特征库的 比对实现对故障的准确辨识。同时，对于特定性波形可增加到原有的特征库中，以便丰富特 征库； 3)基于高采样率、全同步的实时录波，系统实时计算系统各母线的零序电压是否 超限，若零序电压超限，则首先判断是否是PT断线等故障引起的电压异常，以防止选线误 判。在确认PT输入信号正常后，则判定为电网发生单相接地，并随即开始接地支路判断； 对任何单相接地故障，系统依据接地信号的特征，有针对信的采用适当的接地选 线算法，选出接地支路；系统的接地选线算法包括：暂态电流法、暂态能量法、稳态电流法、 稳态能量法以及人工智能深度学习法：通过对录波数据的深度学习，有效增加对特殊和高 阻接地故障的判别； 4)对消弧线圈建立相应数学模型，通过数学模型建立录波数据和消弧线圈动态特 性指标的关系，从而推算出消弧线圈动态特性,包括：动作时间、动态响应速度及跟踪灵敏 度实时在线分析、电容电流检测精度及消弧线圈调节范围动态监视、对接地状态与串联谐 振状态的辨识能力等，消弧线圈动态特性的计算及监测也保证了在经消弧接地系统中，选 线的准确性； 5)监视电网过电压现象，记录过电压录波数据，对超过10秒的过电压现象在线诊 断故障类型和故障区域，对小于10秒的过电压现象进行录波记录。根据变电站的实际过电 压情况，对变电站各设备的绝缘配合进行分析； 6)能够实现支路出口跳闸，配合运行要求，可设定支路轮跳闸、选跳闸功能；配合 线路保护、重合闸，可实现合于故障后加速功能，确保系统安全稳定运行； 7)通过后台录波数据离线分析软件对录波数据进行分析，通过录波数据的分析可 以发现信号接错、接反的情况，并可以通过软件进行调整； 8)采用集中式与分布式光纤通讯方式，模块化硬件，系统数据采集扩展单元与核 心控制器可通过光纤连接，实现电气上的可靠隔离，提升系统运行的安全性； 9)通过IP网接入后台分析工作站，由后台分析工作站统一管理、分析各装置录波 数据，监控各装置运行； 10)采用集中式与分布式光纤通讯方式，模块化硬件，系统数据采集扩展单元与核 心控制器可通过光纤连接，实现电气上的可靠隔离，提升系统运行的安全性。 与现有技术比较，本发明的优点是： 1 .采用本技术方案，可以自动定位故障区段，不需要人工干预，减少了巡线工作 量； 8 CN 111596171 A 说　明　书 5/11 页 2.通过重新设计的电流互感器线圈，将其检测精度优于5％； 3.利用433MHz无线通信模块，将线路上的所有故障指示器组成网络运行，通过后 台软件可以从全局层面大幅度提高故障判别及故障地位的准确性，杜绝误报和漏报现象； 4.采用综合故障诊断系统作为故障定位系统的上位控制部分，实现了对各故障指 示器电子部分的管理，实现了对注入信号源的控制，实现了故障定位的最终定位算法 5.本技术方案所述的系统装置，同时具有单相接地、谐振等故障诊断功能； 6.在接地故障判别上，创新性地提出了主流人工智能算法库，建立高纬时空数据， 开展不同类型故障仿真，实现基于深度学习的特征自学习，从而将接地故障的判别准确率 大幅提高。 附图说明 图1是本发明的系统硬件构成示意图； 图2是本发明的系统硬件布局示意图； 图3是本发明系统组网方式示意图； 图4是本发明故障选线装置的工作流程方框图； 图5a至图5c是本发明具有半自锁卡紧机构的故障指示器的安装过程示意图； 图6a至图6b是本发明具有半自锁卡紧机构的故障指示器的拆卸过程示意图； 图7a至图7b是本发明故障指示器可拆卸式电池仓的装卸方式示意图。