本發明屬于山區配電網線路故障感知，更具體地說，特別涉及山區配電網線路故障感知系統及方法。

背景技術：

1、山區配電網作為保障山區居民生活和生產用電的關鍵基礎設施，在電力供應體系中占據重要地位。然而，山區特殊的地理環境和氣候條件，給配電網的安全穩定運行帶來了諸多嚴峻挑戰。

2、山區地形復雜，配電網線路通常需要跨越崇山峻嶺、深谷河流等區域，線路分布范圍廣且分散。這不僅增加了線路建設和維護的難度，也使得線路更容易遭受自然災害的侵襲，如雷擊、山體滑坡、泥石流等。例如，在雷電多發季節，雷擊容易導致線路絕緣擊穿，引發短路故障；而山體滑坡和泥石流可能會破壞桿塔基礎，造成線路桿塔傾斜、倒塌，進而引發線路斷路等故障。

3、此外，山區氣候多變，晝夜溫差大、濕度高，這些因素會加速線路設備的老化和腐蝕。長期處于高濕度環境中，線路的金屬部件容易生銹，降低設備的機械強度和電氣性能；而較大的晝夜溫差會使線路材料產生熱脹冷縮現象，導致線路連接部位松動，增加接觸電阻，引發過熱故障。

4、傳統的山區配電網故障檢測方法主要依賴人工巡檢和簡單的電氣量監測。人工巡檢受限于山區復雜的地形和惡劣的交通條件，巡檢周期長、效率低，難以實時發現潛在的故障隱患。而且，人工巡檢容易受到主觀因素的影響，對于一些隱蔽性較強的故障可能無法及時察覺。簡單的電氣量監測，如僅監測電壓、電流等參數，在故障發生初期，當電氣量變化不明顯時，很難準確判斷故障的發生和類型。

5、隨著電力需求的不斷增長和人們對供電可靠性要求的日益提高，現有的故障檢測手段已無法滿足山區配電網安全穩定運行的需求。因此，研發一種能夠實時、準確感知山區配電網線路故障的系統及方法具有重要的現實意義。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明提供山區配電網線路故障感知系統及方法，以解決上述的問題。

2、山區配電網線路故障感知方法，包括：

3、在山區配電網的各條線路關鍵節點部署多種類型傳感器，實時采集線路的電氣量數據、環境數據以及線路物理狀態數據；

4、將采集到的數據通過無線通信模塊傳輸至數據處理中心；

5、數據處理中心對接收的數據進行預處理，去除噪聲和異常值，然后運用深度學習算法構建故障預測模型，根據實時數據預測線路故障發生的概率；

6、當預測故障概率超過預設閾值時，數據處理中心結合故障類型識別算法確定故障類型，并發出故障預警信息。

7、優選的，所述多種類型傳感器包括但不限于電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及圖像傳感器，其中圖像傳感器用于采集線路的外觀圖像以監測線路是否存在物理損壞，所述無線通信模塊采用?lora?或?5g?通信技術，確保數據傳輸的穩定性和實時性，在信號較弱區域增設信號中繼設備，所述數據預處理過程中，對于異常值的處理采用基于統計學的?3σ?原則，對于噪聲采用小波去噪算法進行去除，所述深度學習算法采用卷積神經網絡（cnn）與長短期記憶網絡（lstm）相結合的模型，cnn?用于提取數據的空間特征，lstm?用于處理數據的時間序列特征以提高故障預測的準確性。

8、山區配電網線路故障感知系統，包括：

9、傳感器部署模塊，用于在山區配電網線路關鍵節點部署多種類型傳感器；

10、數據傳輸模塊，采用無線通信技術將傳感器采集的數據傳輸至數據處理中心；

11、數據處理模塊，對接收的數據進行預處理，并運用深度學習算法構建故障預測模型以及故障類型識別算法；

12、預警模塊，當故障預測概率超過預設閾值時發出故障預警信息。

13、優選的，所述傳感器部署模塊中的傳感器具有自校準和自診斷功能，能夠定期對自身狀態進行檢測和校準以保證數據采集的準確性，所述數據傳輸模塊配備備用電源，在市電中斷時能夠持續工作一定時間，確保數據傳輸不中斷，所述數據處理模塊具有實時更新故障預測模型的功能，根據新采集的數據定期對模型進行訓練和優化，所述預警模塊能夠通過短信、語音以及聲光報警等多種方式向運維人員發出故障預警信息，并將預警信息記錄在數據庫中以便后續查詢和分析。

14、與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

15、提高故障預測準確性：通過多種類型傳感器采集豐富的數據，并運用深度學習算法構建故障預測模型，能夠綜合考慮線路的電氣量、環境以及物理狀態等多方面因素，相比傳統方法，大大提高了故障預測的準確性，提前發現潛在故障隱患，為運維人員爭取更多的處理時間。

16、快速準確識別故障類型：結合故障類型識別算法，在預測到故障發生后能夠迅速確定故障類型，有助于運維人員制定針對性的搶修方案，縮短故障處理時間，減少停電損失。

17、實現實時監測和預警：利用無線通信技術實現數據的實時傳輸，數據處理中心實時處理數據并發出預警信息，使運維人員能夠第一時間掌握線路故障情況，及時采取措施，提高配電網的應急響應能力。

18、降低運維成本：減少了人工巡檢的工作量和頻次，避免了不必要的人工巡檢成本。同時，通過提前預測故障和快速處理故障，降低了故障對設備的損壞程度，減少了設備維修和更換成本，提高了配電網的運行效率和經濟效益。

19、提高供電可靠性：及時發現和處理故障，有效減少了停電時間和停電范圍，保障了山區居民和企業的正常用電，提高了供電可靠性，對于促進山區經濟發展和社會穩定具有重要作用。

技術特征：

1.山區配電網線路故障感知方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求?1?所述的山區配電網線路故障感知方法，其特征在于，所述多種類型傳感器包括但不限于電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及圖像傳感器，其中圖像傳感器用于采集線路的外觀圖像以監測線路是否存在物理損壞。

3.根據權利要求?1?所述的山區配電網線路故障感知方法，其特征在于，所述無線通信模塊采用?lora?或?5g?通信技術，確保數據傳輸的穩定性和實時性，在信號較弱區域增設信號中繼設備。

4.根據權利要求?1?所述的山區配電網線路故障感知方法，其特征在于，所述數據預處理過程中，對于異常值的處理采用基于統計學的?3σ?原則，對于噪聲采用小波去噪算法進行去除。

5.根據權利要求?1?所述的山區配電網線路故障感知方法，其特征在于，所述深度學習算法采用卷積神經網絡（cnn）與長短期記憶網絡（lstm）相結合的模型，cnn?用于提取數據的空間特征，lstm?用于處理數據的時間序列特征以提高故障預測的準確性。

6.山區配電網線路故障感知系統，其特征在于，包括：

7.根據權利要求?6?所述的山區配電網線路故障感知系統，其特征在于，所述傳感器部署模塊中的傳感器具有自校準和自診斷功能，能夠定期對自身狀態進行檢測和校準以保證數據采集的準確性。

8.根據權利要求?6?所述的山區配電網線路故障感知系統，其特征在于，所述數據傳輸模塊配備備用電源，在市電中斷時能夠持續工作一定時間，確保數據傳輸不中斷。

9.根據權利要求?6?所述的山區配電網線路故障感知系統，其特征在于，所述數據處理模塊具有實時更新故障預測模型的功能，根據新采集的數據定期對模型進行訓練和優化。

10.根據權利要求?6?所述的山區配電網線路故障感知系統，其特征在于，所述預警模塊能夠通過短信、語音以及聲光報警等多種方式向運維人員發出故障預警信息，并將預警信息記錄在數據庫中以便后續查詢和分析。

技術總結
本發明提供山區配電網線路故障感知系統及方法，涉及山區配電網線路故障感知技術領域，包括：在山區配電網的各條線路關鍵節點部署多種類型傳感器，實時采集線路的電氣量數據、環境數據以及線路物理狀態數據；將采集到的數據通過無線通信模塊傳輸至數據處理中心；數據處理中心對接收的數據進行預處理，去除噪聲和異常值，然后運用深度學習算法構建故障預測模型，提高故障預測準確性：通過多種類型傳感器采集豐富的數據，并運用深度學習算法構建故障預測模型，能夠綜合考慮線路的電氣量、環境以及物理狀態等多方面因素，相比傳統方法，大大提高了故障預測的準確性，提前發現潛在故障隱患，為運維人員爭取更多的處理時間。

技術研發人員：胡謙,張俊博,張耀,汪明智,鄒文明,周誠,胡兆斌,魯家明,余愛民,鄭友能
受保護的技術使用者：國網浙江省電力有限公司開化縣供電公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28