[发明专利]一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法和系统

权利要求书

1.一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法，其特征在于，包括：

S1.提取故障初始行波到达时间；

S2.故障区段定位；步骤S2具体包括：

01.以波速、故障距离作为决策变量，以各个区段的残差平方和最小为目标函数，对配电网中的每个区段构建优化模型；优化模型构建公式为：

其中，表示任意区段B_iB_j的最小残差平方和，n为行波检测器数量；C(n,2)为任选两个行波检测器的组合数量，R_xy表示残差，和分别为节点B_j距离行波检测器D_x和D_y的距离；T_x和T_y分别为行波检测器D_x和D_y测量的故障初始行波到达时间，v表示波速；l表示故障距离，d_xy是与检测器位置有关的0-1系数，S_u为节点B_i直接连接的上游部分包含的行波检测器集合，S_d为与节点B_j直接连接的下游部分包含的行波检测器集合，v_c为光速；为区段B_iB_j的长度；

02.将配电网所有区段中最小残差平方和最小的区段判定为故障区段，对应公式为：

其中，f_MN(v,l)为所有区段中最小残差平方和的最小值；MN为故障区段；最优解[v,l]分别表示波速和故障距离的初始解；为区段D₁B₁的最小残差平方和；

S3.对故障区段的所有残差执行DBSCAN聚类；其中，故障区段的残差定义为：R_xy表示残差，和分别为节点B_j距离行波检测器D_x和D_y的距离；T_x和T_y分别为行波检测器D_x和D_y测量的故障初始行波到达时间，v表示波速；l表示故障距离，d_xy是与检测器位置有关的0-1系数；

S4.选择聚类结果中均值最小的簇，利用该簇中的数据计算得到行波波速和故障距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法，其特征在于，DBSCAN聚类过程中的个数阈值MinPts计算公式为：

其中，为向下取整运算符；n为行波检测器的数量。

3.根据权利要求2所述的一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法，其特征在于，当检测器数量小于10时，MinPts取值为4。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法，其特征在于，DBSCAN聚类过程中的邻域距离阈值Eps计算公式为：

Eps＝max(dis_MinPts)-0.9[max(dis_MinPts)-min(dis_MinPts)]

其中，dis_MinPts表示样本R_q与距离样本R_q最近的第MinPts个样本之间的距离，样本R_q表示故障区段的残差。

5.根据权利要求1所述的一种基于残差聚类的配电网行波故障定位方法，其特征在于，步骤S4具体为，

利用聚类结果中均值最小的簇构建故障区段优化模型：

计算该模型的最优解，得到行波波速和故障距离的修正解[v′,l′]；

其中，H为均值最小的簇存在的样本个数，S_H为聚类结果中均值最小的簇，L_MN为区段MN的长度。

6.一种基于残差聚类的配电网行波故障定位系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至5任一项所述的基于残差聚类的配电网行波故障定位方法。