一种风电场线路故障监测预警方法及系统与流程

本技术涉及线路故障监测领域，尤其是涉及一种风电场线路故障监测预警方法及系统。

背景技术：

1、集电线路是风电场的重要组成部分，是风电机组发出电能的输送载体，而其中直埋电缆作为集电线路中的一种重要形式，通过将电缆敷设在地下，减少恶劣天气，如雷电、冰雪等因素的影响，使得供电效果更具有可靠性。然而由于直埋电缆埋藏于地下，故使得当直埋电缆发生故障时，对故障点的确认存在一定困难。

2、相关技术中，在对直埋电缆进行故障检测时，多采用地面电势检测方法，即通过利用两个绝缘手柄的金属棒，接入万用表的交流低压档位，沿着直埋电缆的方向逐步探测，通过对电压值的变化进行判断，从而判断出对应位置存在漏电现象。

3、针对上述中的相关技术，在进行地面电势检测时，需要工作人员沿着直埋电缆的方向进行逐步探查，费时费力，使得检测效率较低，存在改进之处。

技术实现思路

1、为了提高线路故障的检测效率，本技术提供了一种风电场线路故障监测预警方法及系统。

2、第一方面，本技术提供了一种风电场线路故障监测预警方法，采用如下的技术方案：

3、一种风电场线路故障监测预警方法，包括：

4、对风电场线路的电流电压值进行监测，得到数值波动曲线，并根据数值波动曲线对线路故障进行第一次判断；

5、若第一次判断的判断结果为线路存在故障，则将发电机组的发电量与集电线路的传输量进行电损耗计算，并根据电损耗对线路故障进行第二次判断；

6、若第二次判断的判断结果为线路存在故障，则根据直埋电缆的预埋路径进行敷设区域图像采集，得到区域图像数据；

7、对区域图像数据进行预埋路径标记，并根据预埋路径的方向对标记的区域图像数据进行随机区域划分，得到多个图像块；

8、对单个图像块进行分析，以筛选得到具有故障疑似点的图像块，并记为第一故障图像数据；

9、将多个图像块进行相互比对分析，以筛选得到具有故障疑似点的图像块，并记为第二故障图像数据；

10、将第一故障图像数据和第二故障图像数据进行整合，得到故障图像块，并根据数值波动曲线和电损耗对故障图像块进行分析，以确定故障点。

11、优选的，对图像块进行颜色信息提取，并对图像块的颜色信息进行单一性判断，以确定图像块中的颜色是否为同一色系；

12、若图像块中的颜色信息为同一色系，则判定该图像块不具有故障疑似点；

13、若图像块中的颜色信息不为同一色系，则将图像块中的颜色信息与内置的故障色进行匹配；

14、若图像块中的颜色信息存在故障色，则根据图像块中不同区域的故障色的颜色亮度，确定故障色的渐变方向；

15、将故障色的渐变方向与标记的预埋路径进行位置关系判断，若故障色的渐变方向与标记的预埋路径之间的位置关系呈现相关性，则判定该图像块存在故障疑似点；

16、若故障色的渐变方向与标记的预埋路径之间的位置关系不呈现相关性，则判定该图像块不存在故障疑似点。

17、优选的，对各个图像块的颜色信息进行统计，得到区域图像数据中颜色的主色调；

18、将具有单一色系的图像块中的颜色信息与区域图像数据中颜色的主色调进行比对，以确定单一色系的图像块中的颜色信息是否与区域图像数据中的主色调相同；

19、若单一色系的图像块中的颜色信息与区域图像数据中的主色调相同，则判定该图像块不存在故障疑似点；

20、若单一色系的图像块中的颜色信息与区域图像数据中的主色调不同，则对该图像块进行相邻图像块读取，直至相邻图像块中的颜色信息与区域图像数据的主色调相同为止；

21、对读取的相邻图像块进行整合，得到整合后的图像块，并记为集合图像块；

22、对集合图像块中的故障色进行标记，得到故障色区域，并对故障色区域进行分析以确定集合图像块是否存在故障疑似点；

23、若判定集合图像块存在故障疑似点，则对集合图像块中故障色所覆盖的区域进行中心点确认，得到中心点位置数据；

24、将中心点位置数据所在的图像块标记为存在故障疑似点。

25、优选的，若单一色系的图像块中的颜色信息与区域图像数据中的主色调相同，则基于内置的植被类别对该图像块进行识别，确定该图像块中存在的植被类别；

26、将识别得到的植被类别与内置的植被信息进行匹配，以确定当前图像块中植被的生长状态数据；

27、以预埋路径和图像块边界为基准对图像块进行划分，以得到边缘图像和中间图像；

28、将边缘图像中植被的生长状态数据与内置的状态标准值进行比较，以确定边缘图像中植被的生长状态数据是否大于状态标准值；

29、若边缘图像中植被的生长状态数据大于等于状态标准值，则将边缘图像中植被的生长状态数据与中间图像中植被的生长状态数据进行相互比较；

30、若中间图像中植被的生长状态数据大于等于边缘图像中植被的生长状态数据，则判定该图像块不存在故障疑似点；

31、若中间图像中植被的生长状态数据小于边缘图像中植被的生长状态数据，则判定该图像块存在故障疑似点；

32、若边缘图像中植被的生长状态数据小于状态标准值，则判定该图像块存在故障疑似点。

33、优选的，对区域图像数据进行环境判断，得到总环境信息；

34、对集合图像块中仅包含故障色的故障色区域进行环境判断，得到子环境信息；

35、将总环境信息与子环境信息进行比较，以确定子环境信息是否与总环境信息相同；

36、若子环境信息与总环境信息相同，则表明集合图像块的环境信息未发生改变，并判定集合图像块存在故障疑似点；

37、若子环境信息与总环境信息不相同，则表明集合图像块的环境信息发生改变，并对集合图像块中故障色区域进行规则性判断；

38、若集合图像块中故障色区域具有规则性，则该集合图像块不存在故障疑似点；

39、若集合图像块中故障色区域不具有规则性，则判定集合图像块存在故障疑似点。

40、优选的，当判定集合图像块的环境信息发生改变时，则对集合图像块中故障色区域进行分界线判断，以确定集合图像块中故障色区域是否具有明显边界线；

41、对集合图像块中故障色区域进行规则图形判断，以确定集合图像块中故障色的图像区域所对应的图形是否为规则图形；

42、若判定集合图像块中故障色区域具有明显边界线且集合图像块中故障色区域所对应的图形为规则图形，则判定该集合图像块中故障色的图像区域具有规则性；

43、若判定集合图像块中故障色区域不具有明显边界线和/或集合图像块中故障色区域所对应的图形不为规则图形，则判定该集合图像块中故障色的图像区域不具有规则性。

44、优选的，对第一故障图像数据和第二故障图像数据进行统计汇总，得到故障疑似点数量；

45、获取历史故障状态下的历史故障点数和对应历史故障点数下的历史数值波动曲线、历史电损耗值；

46、将历史故障点数和对应历史故障点数下的历史数值波动曲线、历史电损耗值分别进行特征值提取，得到历史故障点数与历史数值波动曲线、历史电损耗值之间的数据关系，得到数据关系式；

47、基于数据关系式对当前状态下的数值波动曲线、电损耗进行评估，得到对应第一故障点数量和第二故障点数量；

48、对第一故障点数量和第二故障点数量进行均值计算，得到故障点的近似整数值，并记为预计故障点数量；

49、将故障疑似点数量与预计故障点数量进行比较，若故障疑似点数量小于或等于预计故障点数量，则将故障疑似点所对应的图像块均标记为存在故障点；

50、若故障疑似点数量大于预计故障点数量，则若故障疑似点数量大于预计故障点数量，则根据预埋路径的方向对故障疑似点进行顺序标记，得到检测顺序并输出。

51、第二方面，本技术提供了一种风电场线路故障监测预警系统，采用如下的技术方案：

52、一种风电场线路故障监测预警系统，包括：故障判断模块、图像采集模块和故障点定位模块；

53、所述故障判断模块，对风电场线路的电流电压值进行监测，得到数值波动曲线，并根据数值波动曲线对线路故障进行第一次判断；若第一次判断的判断结果为线路存在故障，则将发电机组的发电量与集电线路的传输量进行电损耗计算，并根据电损耗对线路故障进行第二次判断；

54、所述图像采集模块，若第二次判断的判断结果为线路存在故障，则根据直埋电缆的预埋路径进行敷设区域图像采集，得到区域图像数据；对区域图像数据进行预埋路径标记，并根据预埋路径的方向对标记的区域图像数据进行随机区域划分，得到多个图像块；

55、所述故障点定位模块，对单个图像块进行分析，以筛选得到具有故障疑似点的图像块，并记为第一故障图像数据；将多个图像块进行相互比对分析，以筛选得到具有故障疑似点的图像块，并记为第二故障图像数据；将第一故障图像数据和第二故障图像数据进行整合，得到故障图像块，并根据数值波动曲线和电损耗对故障图像块进行分析，以确定故障点。

56、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

57、通过利用电流电压值的数值波动对线路故障进行第一次判断，通过线路的电损耗对线路故障进行第二次判断，进而提高了对线路故障判断的准确性，当判定线路存在故障时，通过对直埋电缆的敷设区域进行图像采集，以确定直埋电缆敷设区域的状态信息，通过对采集到的区域图像数据进行随机区域划分，减少了系统对图像数据进行分析时的数据量，提高了系统的分析效率，同时通过对区域图像数据进行随机划分，使得划分后的图像块不具有规律性，进而提高了系统分析结果的准确性，先通过对单个图像块进行分析，再通过对多个图像块之间的联合效果进行分析，使得判断出的故障疑似点更为全面，再结合电流电压值的数值波动曲线进行综合分析，进一步对故障疑似点进行筛选判断，使得最终的判断结果更为准确，进而减少了人工测量的数量，提高了线路故障的检测效率；

58、通过对同一图像块中的颜色信息进行比对，从而确定该图像块是否存在颜色异常现象，若均为同一色系，则表明在该图像块中不存在颜色异常情况，而当图像块中的颜色信息不为同一色系，则需要对不为同一色系的原因进行判断，通过将该图像块中的颜色信息与内置的故障色进行匹配，从而确定该图像块中的颜色是否正常，若颜色为故障色，则通过对故障色的颜色亮度与预埋路径之间的位置关系进行判断，从而进一步加强多图像块的故障点进行判断，提高了故障疑似点的判断准确性；

59、通过将集合图像块与区域图像数据进行环境信息比对，从而确定集合图像块中的环境信息是否发生改变，进而根据不同情况进行对应分析，以提高对集合图像块的判断准确性，当判定集合图像块所处的环境未发生改变时，即集合图像块中出现故障色，则表明集合图像块所在区域受到直埋电缆的故障影响，而当判定集合图像块所处的环境发生改变时，则通过对集合图像块中的故障色进行人为判断，进一步判断出集合图像块所处环境的改变是否由人为导致，若判定为由人为导致，则将该集合图像块标记为不具有故障疑似点，反之，则将该集合图像块标记为故障疑似点，提高了对集合图像块是否存在故障疑似点判断的准确性。