1.一种车载移动变电站实时监测及故障定位系统,其特征在于:包括:信号采集处理单元(1),所述信号采集处理单元(1)用于在变电站的输电线路的关键节点部署传感器,实时监测并采集变电站的线路参数和环境参数以及故障发生时产生的行波信号;故障类型识别单元(2),所述故障类型识别单元(2)用于基于行波信号计算各个故障类型的置信度从而判断该行波信号产生的故障类型,并标记行波波头到达的时间,所述故障类型识别单元(2)包括行波波头检测模块(21)、故障特征量计算模块(22)和类型判别输出模块(23);其中,行波波头检测模块(21)用于基于行波信号特征以及线路参数检测并输出故障波头的到达时间,故障波头的到达时间包括首端波头时间 和尾端波头时间 ,还附带首端波头时间 和尾端波头时间 的能量幅值指标;故障特征量计算模块(22)用于根据故障波头的到达时间 , ,截取故障的瞬时阻抗 以及瞬时阻抗与特性阻抗 的偏差,并提取首端、尾端信号在 处的极性符号;类型判别输出模块(23)用于将偏差和极性符号与静态阈值规则及训练好的分类器模型进行比对计算,最终输出故障类型及最大置信度值 ;算法融合定位单元(3),所述算法融合定位单元(3)用于根据故障类型和行波波头到达的时间初步定位故障点,再通过粒子群优化算法结合线路拓扑和环境参数构建适应度函数,从而修正初步定位误差,并在构建适应度函数的过程中考虑线路分支、开关状态变化以及环境参数的影响进行优化;故障控制执行单元(4),所述故障控制执行单元(4)用于将故障位置和故障类型转化为可执行的控制指令,通过声光报警和屏幕弹窗通知工作人员;所述算法融合定位单元(3)包括行波初步定位模块(31)和算法优化定位模块(32);其中,行波初步定位模块(31)用于根据故障类型识别故障行波信号的波形特征,并根据行波波头到达时间以及线路参数计算初步故障点,且利用环境参数动态校正线路参数和行波信号传播速度 ,所述行波初步定位模块(31)中,根据行波波头到达时间以及线路参数计算初步故障点的具体步骤如下:S311、根据行波波头到达时间计算时间差 ;S312、基于时间差 ,采用双端定位法计算故障与波头首端的距离 以及故障与波头尾端的距离 ;S313、故障与波头首端的距离 以及故障与波头尾端的距离 ,计算故障区间范围 ;S314、输出初步定位区间算法优化定位模块(32)用于利用粒子群优化算法基于初步定位区间、环境参数以及线路拓扑模型构建故障定位适应度函数,线路拓扑模型能够在构建故障定位适应度函数的过程中考虑线路分支和开关状态变化的影响,根据故障定位适应度函数输出故障位置;所述算法优化定位模块(32)包括拓扑关联分析子模块(321),拓扑关联分析子模块(321)用于采集变电站的实时开关状态和分支连接关系,将变电站拓扑转换为图结构,构建线路拓扑模型;所述拓扑关联分析子模块(321)中,构建线路拓扑模型的具体步骤如下:S3211、根据实时采集的数据定义节点和边,节点包括电源节点、负荷节点、分支节点、开关节点,每个节点记录物理位置、带电状态以及参数;每条边记录阻抗 和权重 ;S3212、构建邻接矩阵,记录节点间的连接关系,若节点 和节点 存在边,则获取边权重,构建关联矩阵,关联节点与边的物理属性及状态信息;S3213、根据开关状态、历史动作次数以及环境参数更新线路拓扑模型边的权重,生成更新后的权重 ;所述算法优化定位模块(32)中,利用粒子群优化算法基于初步定位区间、环境参数以及线路拓扑模型构建故障定位适应度函数的具体步骤如下:S321、在初步定位区间内随机生成粒子位置 ,表示故障位置;粒子速度 初始化为小随机值,并根据环境参数调整初始粒子密度,优先搜索高概率区域;其中,故障位置包含故障点的初步定位区间内的连续变量 和二进制向量,实时的开关状态 作为已知输入参数,从拓扑关联分析子模块(321)中实时获取;S322、根据实时的环境参数修正行波速度以及根据实时的线路参数修正线路阻抗;S323、根据拓扑关联分析子模块(321)实时采集的开关状态 ,实时动态调整线路拓扑模型,划分故障区段与非故障区段;S324、构建多目标故障定位适应度函数 ,该故障定位适应度函数的主目标是最小化测量值与计算值的误差平方和,次目标是考虑线路容量限制和恢复效率;在构建多目标故障定位适应度函数的过程中引入拓扑约束项的影响进行优化,进而生成优化后的多目标故障定位适应度函数, 式中, 为优化后的多目标故障定位适应度函数; 为主目标函数; 为线路容量限制的惩罚项; 为惩罚项的权重; 为恢复效率; 为恢复效率的权重; 为控制拓扑约束的权重; 为拓扑约束的惩罚项;拓扑约束包括开关状态与连通性约束和故障路径连通性约束;S325、迭代更新粒子速度 和位置 ;S326、当 的标准差小于阈值或达到预设迭代次数,输出故障点位置 ,同时基于 输出开关操作序列。
2.根据权利要求1所述的车载移动变电站实时监测及故障定位系统,其特征在于:所述行波初步定位模块(31)中,利用环境参数动态调整线路参数和行波信号传播速度的具体为:先对线路参数进行温度修正和湿度修正,根据修正后的线路参数计算标称波速 ,再对标称波速 引入温度和湿度的影响,生成修正后的波速 。
3.根据权利要求1所述的车载移动变电站实时监测及故障定位系统,其特征在于:S324中,在构建多目标故障定位适应度函数的过程中引入拓扑约束项的影响进行优化,进而生成优化后的多目标故障定位适应度函数;拓扑约束项包括开关状态与连通性约束和故障路径连通性约束。
4.根据权利要求3所述的车载移动变电站实时监测及故障定位系统,其特征在于:所述故障控制执行单元(4)还能够根据拓扑关联分析子模块(321)构建的线路拓扑模型,生成断路器的操作序列从而隔离故障区,同时通过线路拓扑模型分析确定最小停电范围,控制备用电源恢复非故障区供电。