本發(fā)明涉及鐵路電力系統(tǒng)運(yùn)維，具體涉及一種鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、目前，鐵路10kv自閉/貫通線路的供電系統(tǒng)在各類(lèi)運(yùn)行工況下的運(yùn)維主要依賴傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置、行波故障定位設(shè)備以及人工定期巡檢相結(jié)合的模式。盡管該模式在一定程度上保障了基本運(yùn)行安全，但仍存在顯著的結(jié)構(gòu)性缺陷，制約著現(xiàn)代鐵路供電系統(tǒng)的智能化發(fā)展：
2、1、未部署行波定位裝置的線路應(yīng)急能力薄弱，在此類(lèi)線路上，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)僅能依靠scada系統(tǒng)（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，supervisory?control?and?data?acquisitionsystem）的“三遙”功能（遙測(cè)、遙信、遙控）進(jìn)行初步判斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的自動(dòng)識(shí)別與隔離。實(shí)際處置中往往需采取整段停電或通過(guò)人工逐級(jí)分段試送電的方式來(lái)查找故障點(diǎn)，導(dǎo)致非故障區(qū)域被迫長(zhǎng)時(shí)間停電，平均中斷時(shí)間超過(guò)2小時(shí)。
3、2、已部署行波裝置的線路存在智能化閉環(huán)斷裂問(wèn)題，雖然部分線路配備了行波故障定位系統(tǒng)，能夠在數(shù)秒內(nèi)提供較為精確的故障區(qū)間信息，但后續(xù)的故障確認(rèn)、開(kāi)關(guān)操作、隔離執(zhí)行及恢復(fù)送電仍需依賴人工現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)。各子系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)、行波設(shè)備、scada系統(tǒng)等，彼此獨(dú)立運(yùn)行，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)融合平臺(tái)與智能決策中樞，難以形成“預(yù)警-定位-隔離-恢復(fù)”的全自動(dòng)閉環(huán)控制鏈。
4、因此，有必要提出新的措施，克服上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有運(yùn)維模式存在的響應(yīng)滯后、處置效率低、人力依賴性強(qiáng)等問(wèn)題。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
3、提供一種鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，所述預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)為三層分布式架構(gòu)，包括：
4、感知層，用于采集鐵路10kv自閉/貫通線的狀態(tài)數(shù)據(jù)和氣象參數(shù)，并執(zhí)行瞬時(shí)性故障快速切除與分合閘；
5、網(wǎng)絡(luò)層，用于將感知層獲取數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯聚至平臺(tái)層；
6、平臺(tái)層，用于綜合研判確認(rèn)故障位置，隨即向故障區(qū)段的感知層發(fā)送遙控指令對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行物理隔離，通過(guò)感知層采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電氣參數(shù)預(yù)警和環(huán)境狀態(tài)預(yù)警。
7、進(jìn)一步的，感知層包括：
8、一體化智能裝置，用于對(duì)電壓質(zhì)量、負(fù)荷電流、行波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，執(zhí)行電力線路分合閘，采集和上送故障數(shù)據(jù)；
9、微氣象監(jiān)測(cè)裝置，用于采集氣象參數(shù)；
10、桿塔傾斜監(jiān)測(cè)傳感器，用于持續(xù)評(píng)估桿塔基礎(chǔ)穩(wěn)定性；
11、圖像采集裝置，用于自動(dòng)識(shí)別接頭過(guò)熱、異物懸掛的隱患。
12、進(jìn)一步的，一體化智能裝置包括：
13、電流互感器，用于監(jiān)測(cè)負(fù)荷電流；
14、電壓傳感器，用于監(jiān)測(cè)電壓質(zhì)量；
15、行波采集模塊，用于監(jiān)測(cè)行波信號(hào)；
16、電壓真空斷路器，用于執(zhí)行瞬時(shí)性故障快速切除與分合閘；
17、當(dāng)監(jiān)測(cè)到電流突增、電壓驟降或行波信號(hào)時(shí)，立即啟動(dòng)本地行波定位算法，完成初判后將結(jié)果打包上傳至平臺(tái)層；平臺(tái)層綜合研判確認(rèn)故障位置，遙控電壓真空斷路器對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行物理隔離。
18、進(jìn)一步的，一體化智能裝置還包括：
19、通信管理模塊，用于不同設(shè)備之間的通信連接；
20、時(shí)鐘模塊，用于獲取北斗時(shí)鐘信號(hào)，為一體化智能裝置提供時(shí)鐘信號(hào)，令所有設(shè)備時(shí)鐘同步。
21、進(jìn)一步的，平臺(tái)層包括智能分析工具和知識(shí)圖譜引擎，整合scada系統(tǒng)、氣象信息系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，采用lstm神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林進(jìn)行分析計(jì)算。
22、進(jìn)一步的，平臺(tái)層綜合研判確認(rèn)故障位置，包括：
23、檢測(cè)原始電壓/電流波形和故障發(fā)生時(shí)的電氣信息，對(duì)原始波形進(jìn)行能量突增檢測(cè)，識(shí)別出波形中的電壓/電流突變點(diǎn)，突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)故障發(fā)生的時(shí)刻；
24、檢測(cè)到的突變點(diǎn)被標(biāo)記為，利用小波變換對(duì)包含突變點(diǎn)的波形進(jìn)行分解，進(jìn)一步提取波形的細(xì)節(jié)特征；
25、分解后的波形仍然包含突變點(diǎn)信息，捕捉到波頭到達(dá)不同檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻，分別記為t1和t2，利用兩點(diǎn)間的時(shí)間差，并結(jié)合動(dòng)態(tài)修正后的波速v，通過(guò)公式計(jì)算出故障點(diǎn)到檢測(cè)點(diǎn)的距離l；
26、根據(jù)計(jì)算得到的故障距離l，確定故障點(diǎn)的公里標(biāo)。
27、進(jìn)一步的，平臺(tái)層通過(guò)感知層采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電氣參數(shù)預(yù)警，包括：
28、獲取歷史電壓質(zhì)量數(shù)據(jù)、負(fù)荷電流數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，基于arima時(shí)間序列算法，預(yù)測(cè)電氣負(fù)荷變化趨勢(shì)；
29、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差，基于歷史數(shù)據(jù)建立電壓越限風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)fft頻譜分析技術(shù)，對(duì)電能質(zhì)量異常進(jìn)行早期識(shí)別。
30、進(jìn)一步的，平臺(tái)層通過(guò)感知層采集數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)境狀態(tài)預(yù)警，包括：
31、通過(guò)微氣象監(jiān)測(cè)裝置采集實(shí)時(shí)氣象參數(shù)，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)，提前48小時(shí)發(fā)布惡劣天氣預(yù)警信息；
32、通過(guò)桿塔傾斜監(jiān)測(cè)傳感器采集桿塔傾斜數(shù)據(jù)，根據(jù)傾斜數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，識(shí)別基礎(chǔ)穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。
33、進(jìn)一步的，平臺(tái)層構(gòu)建電力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，節(jié)點(diǎn)特征包含狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用lstm神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算飯，實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)脆弱性，識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)。
34、進(jìn)一步的，平臺(tái)層采用隨機(jī)森林算法，提取時(shí)間信息、狀態(tài)數(shù)據(jù)和氣象參數(shù)作為關(guān)鍵特征，輸出故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)概率分布。
35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
36、本發(fā)明提供了一種鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，針對(duì)鐵路10kv自閉/貫通線的運(yùn)維需求，本系統(tǒng)通過(guò)三層分布式架構(gòu)與多模塊智能協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維的智能化、精準(zhǔn)化、高效化，具備準(zhǔn)確性（數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率＞98%）、及時(shí)性（故障預(yù)警提前48小時(shí)、定位隔離＜1分鐘、恢復(fù)供電分鐘級(jí)）、智能化（多算法協(xié)同與知識(shí)圖譜支撐全流程智能）、經(jīng)濟(jì)性（故障發(fā)生率降低40%、運(yùn)維成本降低25%）等核心優(yōu)點(diǎn)，為鐵路供電系統(tǒng)提供了可感知、可預(yù)測(cè)、可控制的智能解決方案，有效支撐鐵路運(yùn)輸安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1.鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鐵路10kv自閉/貫通線預(yù)警與故障快速處置系統(tǒng)，其特征在于：