本发明专利技术公开了一种配电网过电压故障类型智能识别方法及故障识别单元，属于过电压故障识别技术领域。一种配电网过电压故障类型智能识别方法，通过建基于Cassie电弧模型的中性点不接地系统单相弧光接地故障仿真模型，仿真获得故障前后单相接地前后的三相电压与电流波形图，通过采集三相电压、开口三角电压、电压互感器一次侧中性点电流，对金属接地、弧光接地、中阻接地、高阻接地、欠/过压、PT断线、不同频率的谐振11种故障类型进行识别，判断系统的故障类型，对危害程度进行预警和抑制，并对架设电缆建立可移动的障类型智能故障识别单元，具有移动稳定与拆卸方便，在高压电缆上移动进行多点探测，实现故障位置的精准识别。实现故障位置的精准识别。实现故障位置的精准识别。
【技术实现步骤摘要】
一种配电网过电压故障类型智能识别方法及故障识别单元
[0001]本专利技术涉及过电压故障识别
，尤其涉及一种配电网过电压故障类型智能识别方法及故障识别单元。
技术介绍
[0002]目前，国内对于这方面的研究处于分散状态，各设备商之间技术标准、传输协议不统一，“孤立烟囱”式发展情况严重，现有站级过电压监测及抑制故障识别单元从终端感知到业务应用较为封闭，其计算、通信、网络能力无法共享，大部分项目的扩展性、兼容性差，改造升级、复制和推广对原厂家依赖性强，难以通过规模化发展实现输变电设备物联网互联互通。
[0003]如单相接地故障处理技术——消弧线圈：消弧线圈的主要作用是当电网发生单相接地故障后，提供一定感性电流用以补偿接地电容的容性电流，使接地电流减小，也使得故障接地电弧两端恢复电压迅速降低，加快电弧熄灭；其目的旨在于减小发生单相接地故障引发大规模停电的可能性，同时降低多相短路事故发生的概率。相较于中性点经高阻接地或者不接地的系统，中性点经消弧线圈接地的系统不仅直接减小了接地电流，而且加快了故障点接地电弧的熄灭、减少了接地电弧重燃次数，并可以预防由电压互感器导致的铁磁谐振的发生，使电网的安全运行得到保障。由于消弧线圈的补偿机理是以工频为基础的，对单相接地故障时暂态过程所引起的弧光接地过电压的抑制作用极其有限。因为两者的频率特性相差甚远，无法补偿，而暂态电流很大，在某种程度上说可能是有害的。
[0004]再如避雷器在线监测技术避雷器——在线监测系统：避雷器在线监测系统作用能够实时监测避雷器的泄露电流及动作情况，根据设定的阈值进行报警。不足之处是在线监测系统当报警的时候，无法知晓系统运行工况。
[0005]铁磁谐振治理技术——免谐故障识别单元：免谐故障识别单元能够消除谐振过电压，避免谐振过电压造成电压互感器烧毁及PT保险熔断。但是，对于单相接地引起的谐振过电压，虽然保护了互感器及PT熔断器，避免不了电压互感器柜烧毁事故的发生。
[0006]测温技术——无线测温故障识别单元：电气设备的运行温度，是反映设备运行状态的最直接、最重要的指标之一。各种高低压开关柜内部触头、变压器、母排、电缆接头等，长期高电压、大电流运行造成材质老化、接触电阻增大，导致设备过热运行甚至烧损；低压开关设备、变压器、电缆等，其负荷电流大，出现过热的及烧毁的故障更多。无线测温故障识别单元能够实时监测断路器触头及搭接母排等温度，可以根据设定的阈值进行报警。但是，当测温故障识别单元报警的时候，无法知晓系统运行工况。
[0007]国外对此方面的研究比较少，查阅了大量资料，也没有找到类似方面的研究。
[0008]因此本专利技术针对如提高配电网安全、稳定运行问题，对配电网的故障识别技术、主动预警技术、过电压抑制技术以及基于国网芯加密的无线上传等技术展开研究，最终形成基于物联网技术配电网过电压类型智能识别、主动预警及快速抑系统，能够根据系统运行工况，对过电压类型进行识别，通过采集三相电压、开口电压、避雷器泄露电流及互感器温
度利用站内辅助监控主机开展边缘计算，对危害程度进行预警和抑制，通过采用低功耗传感器进行组网。根据阈值初步判断状态量，实现设备状态自主快速感知和预警。对于异常设备及时向运行人员推送预警信息，调整状态监控策略，并将数据上传至平台层进行更精确的诊断和分析，同时，根据故障类型进行抑制。因此设计一种配电网过电压故障类型智能识别方法及故障识别单元。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是为了解决现有大部分故障诊断项目的扩展性、兼容性差，改造升级、复制和推广对原厂家依赖性强，难以通过规模化发展实现输变电设备物联网互联互通使得监测故障项目单一的问题而提出的一种配电网过电压故障类型智能识别方法及故障识别单元。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0011]一种配电网过电压故障类型智能识别方法，包括以下步骤：
[0012]S1：建立基于Cassie电弧模型的中性点不接地系统单相弧光接地故障仿真模型，用于仿真得到的弧光接地故障发生前后的系统三相电压与电流波形图；
[0013]S2：制弧光接地故障发生前后的三相电压与电流波形图，提取电压电流波形特定时段波形；
[0014]S3：重构时频矩阵，利用HHT与带通滤波算法构造故障波形的时频矩阵；
[0015]S4：根据SVD理论提取构造故障波形的特征量；
[0016]S5：多级SVM判断，输入样本为从故障电压电流波形提取出的特征量，输入到多级SVM中进行训练和分类识别；
[0017]S6：输出故障类型，对金属接地、弧光接地、中阻接地、高阻接地、欠压、过压、PT断线、三分频、二分频、工频、三陪频的11种故障类型进行识别，判断系统的故障类型，对危害程度进行预警和抑制。
[0018]优选的，所述S2中的HHT与带通滤波的时频分解，包括以下步骤
[0019]其中HHT主要分为EMD和Hilbert变换两部分；
[0020]首先采用EMD将各个故障波形信号分解为若干个频率成分单一的IMF分量；
[0021]对IMF分量进行Hilbert变换，可得对应的二维Hilbert能量谱；
[0022]利用带通滤波算法将能量谱图等区域划分为m个子频带并重构，得到表征各个原始信号特征的时频矩阵，即：
[0023][0024]式中，n为采样点数，a
ij
(i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n)为各个子频带波形的数据点。
[0025]优选的，所述S3中提取特征量是根据SVD理论，对式(1)的时频矩阵A，必定存在2个正交矩阵U和V以及一个对角矩阵D满足下式：
[0026][0027]式中，λ1(i＝1,2,...,k)为矩阵AA
T
的特征值，λ1＞λ2＞...＞λ
k
‑1＞λ
k
＞0，k为奇异值阶数，rank为求A的秩；
[0028]每个故障波形对应的时频矩阵A经SVD后得到k个奇异值。
[0029]优选的，提取母线三相电压、母线零序电压、PT中性电流、变压器低压侧三相电流4中故障的波形的故障前一周波和故障后两周波。
[0030]一种应用于权利要求1
‑
5任一方法中的配电网过电压故障类型智能故障识别单元，包括故障识别盒，还包括：故障识别系统，所述故障识别系统安装于故障识别盒内部包括用于检测电缆的故障；电缆连接机构，所述电缆连接机构安装于故障识别盒顶部用于电缆与故障识别盒的连接，实现故障识别盒的移动稳定与拆卸方便。
[0031]优选的，所述故障识别系统包括总线模块、采集CPU模块、通讯模块、电流采集模块。
[0032]优选的，所述电流采集模块与采集CPU电性连接，将经线路CT获取电流信号经电流转换器和AD芯片转换送入采集CPU；所述电压采集模块与采集CPU电性连接，将从母线处采集转换后的电压信号送入采集CPU；所述通讯模块与采集CPU电性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种配电网过电压故障类型智能识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制弧光接地故障发生前后的三相电压与电流波形图，提取电压电流波形特定时段波形；S2：重构时频矩阵，利用HHT与带通滤波算法构造故障波形的时频矩阵；S3：根据SVD理论提取构造故障波形的特征量；S4：多级SVM判断，输入样本为从故障电压电流波形提取出的特征量，输入到多级SVM中进行训练和分类识别；S5：输出故障类型，对金属接地、弧光接地、中阻接地、高阻接地、欠压、过压、PT断线、三分频、二分频、工频、三陪频的11种故障类型进行识别，判断系统的故障类型，对危害程度进行预警和抑制。2.根据权利要求1所述的一种配电网过电压故障类型智能识别方法，其特征在于：所述S2中重构时频矩阵，包括以下步骤：HHT主要分为EMD和Hilbert变换两部分；首先采用EMD将各个故障波形信号分解为若干个频率成分单一的IMF分量；对IMF分量进行Hilbert变换，可得对应的二维Hilbert能量谱；利用带通滤波算法将能量谱图等区域划分为m个子频带并重构，得到表征各个原始信号特征的时频矩阵，即：式中，n为采样点数，a
ij
(i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n)为各个子频带波形的数据点。3.根据权利要求1所述的一种配电网过电压故障类型智能识别方法，其特征在于：所述S3中提取特征量是根据SVD理论，对式(1)的时频矩阵A，必定存在2个正交矩阵U和V以及一个对角矩阵D满足下式：式中，λ1(i＝1,2,...,k)为矩阵AA
T
的特征值，λ1＞λ2＞...＞λ
k
‑1＞λ
k
＞0，k为奇异值阶数，rank为求A的秩；每个故障波形对应的时频矩阵A经SVD后得到k个奇异值。
4.根据权利要求1所述的一种配电网过电压故障类型智能识别方法，其特征在于：提取母线三相电压、母线零序电压、PT中性电流、变压器低压侧三相电流4中故障的波形的故障前一周波和故障后两周波。5.根据权利要求1所述的一种配电网过电压故障类型智能识别方法，其特征在于：在S1步骤前建立基于Cassie电弧模型的中性点不接地系统单相弧光接地故障仿真模型，用于仿真得到的弧光接地故障发生前后的系统三相电压与电流波形图。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的方法中的配电网过电压故障类型智能故障识别单元，包括故障识别盒(1)，其特征在于，还包括：故障识别系统(2)，所述故障识别系统(2)安装于故障识别盒(1)内部包括用于检测电缆的故...
【专利技术属性】
技术研发人员：何龙，王清彬，谭栋，赵普志，郑义，李勇，刘刚，朱咏明，杜龙基，宋国栋，李志远，杨柱石，王琛，陈立志，糟伟红，吴伟丽，李磊，祁鹏，刘俊，刘勇，张国勇，
申请(专利权)人：安徽正广电电力技术有限公司西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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