一种电力电缆介质响应参数辨识方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力电缆介质响应参数辨识方法及系统包括，根据城市配网系统运行参数，建立等效电路模型，确定等效电路模型的弛豫支路数，并采集等效电路模型的弛豫支路数运行参数；根据极化电流信号模态与虚假模态的区别，改进动态模态分解算法，确定所述等效电路模型的支路数；根据所述等效电路模型的弛豫支路数运行参数与所述等效电路模型支路数，对电力电缆介质响应参数进行辨识。本发明专利技术通过采集极化电流计算增强稀疏幅值向量，利用介质响应真实模态对应向量元素的非零特征，辨识扩展Debye模型支路数量，实现对支路元件参数的计算；将极化电流作为电力电缆介质响应参数的辨识对象，提高了辨识的可靠性，进一步提高了辨识精度。识精度。识精度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电缆介质响应参数辨识方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电缆介质响应参数辨识
，尤其涉及一种电力电缆介质响应参数辨识方法及系统。

技术介绍

[0002]交联聚乙烯(cross
‑
linked polyethylene,XLPE)电缆因其电气、机械性能优异、安装简便、输电容量大等优势而逐渐成为城市配网系统中的核心输电设备。但在长期运行过程中，由于电、热、潮湿及机械等多种应力的复合作用，XLPE电缆的绝缘性能会逐渐发生劣化。因此，快速有效地对电缆绝缘状态进行诊断可为电力系统的安全稳定运行提供保证。
[0003]近年来，绝缘材料介电响应技术作为一类无损检测技术逐渐受到关注。其中，时域介电测量中的极化和去极化电流(polarization and depolarization current,时域介电测量中的极化/去极化电流)法能够快捷、准确以及测试信息丰富，但由于支路辨识中的弛豫峰不明显仍然存在精准度低，稳定性差的缺陷。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种电力电缆介质响应参数辨识方法及系统，能够解决
技术介绍
中提到的问题。r/>[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种电力电缆介质响应参数辨识方法，包括：
[0008]根据城市配网系统运行参数，建立等效电路模型，确定等效电路模型的弛豫支路数，并采集等效电路模型的弛豫支路数运行参数；
[0009]根据极化电流信号模态与虚假模态的区别，改进动态模态分解算法，确定所述等效电路模型的支路数；
[0010]根据所述等效电路模型的弛豫支路数运行参数与所述等效电路模型支路数，对电力电缆介质响应参数进行辨识。
[0011]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述采集等效电路模型的弛豫支路数运行参数包括，
[0012]极化电流表示为：
[0013][0014]R0＝U0/A0[0015]R
i
＝U0/A
i
[0016]C
i
＝τ
i
/R
i
[0017]其中，U0为外施极化电压，A0为稳态电导电流，A
i
为第i条R
‑
C串联支路的弛豫强度系数，t为极化时间，n为等效电路模型的弛豫支路数，τ
i
为各支路弛豫时间，C
i
(i＝1,2,
…
,n)为各支路的测量介质的几何电容，其表示介质中瞬时极化过程的总和，R0反映了介质在外施电场作用下的稳态电导过程，R
i
为各支路的测量介质的几何电阻。
[0018]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述确定所述等效电路模型的支路数包括，
[0019]记实测极化电流采样信号x(i)(i＝1,2,
…
,N)构建如下的Hankel矩阵：
[0020][0021]另记X＝[x1,x2,
…
,x
L
]，分别提取矩阵X的前(L
‑
1)列向量与后(L
‑
1)列向量构建矩阵X1＝[x1,x2,
…
,x
L
‑1]与矩阵X2＝[x2,x3,
…
,x
L
]，根据动态模态分解基本原理，两矩阵有如下关系：
[0022]X2＝AX1[0023]F＝U
*
AU
[0024]X1＝UΣV
*
[0025]F＝U
*
X2VΣ
‑1＝YΛY
‑1[0026]其中，A为记录采样信号序列动态变化特征的高阶映射矩阵，F为低阶矩阵，U为矩阵X1的奇异值分解的左奇异向量矩阵，Λ＝[λ1,λ2,
…
,λ
m
]为特征值矩阵，λ
i
(i＝1,2,
…
,m)为非零特征值，m即为辨识得到支路数。
[0027]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述对电力电缆介质响应参数进行辨识包括，
[0028]构建范德蒙德矩阵V
and
：
[0029][0030]通过对信号动态模态分解模态幅值的优化求解，得到如下所示幅值向量α＝[α1,α2,
…
,α
m
]T
，其中α
i
(i＝1,2,
…
,n)为模态幅值系数：
[0031][0032]其中，表示两矩阵中对应位置元素乘法，上划线表示矩阵或向量的复共轭。
[0033]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述对电力电缆介质响应参数进行辨识还包括，
[0034]在获得信号的动态模态分解模态幅值向量的基础上，引入稀疏性罚函数求解得到增强稀疏幅值向量，增强稀疏幅值向量的求解结果表示如下：
[0035][0036][0037]其中，I为单位矩阵，E为幅值向量α的稀疏性编码矩阵，其每列为单位向量且其中的非零元素对应α中幅值为零的动态模态分解模态。
[0038]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：所述对电力电缆介质响应参数进行辨识还包括，
[0039]极化电流中的稳态电导电流部分A0等效为衰减时间极大的弛豫支路项的电流，即：
[0040][0041]其中，τ0为直流电导电流的弛豫时间常数，
[0042][0043][0044]其中，Ts为时域介电测量中的极化/去极化电流的采样时间间隔。
[0045]作为本专利技术所述的电力电缆介质响应参数辨识方法的一种优选方案，其中：还包括模型建立、参数识别、参数求解，
[0046]所述模型建立包括根据城市配网系统现状对基础等效电路模型进行扩展，建立等效电路模型，确定模型的弛豫支路数，并采集稳态电导电流值，各支路弛豫强度系数及弛豫时间；
[0047]所述参数识别包括基于动态模态分解算法的极化电流信号模态分解，引入改进后的动态模态分解算法以实现其与虚假模态的区分，确定等效电路模型支路数；
[0048]所述参数求解包括极化电流中的稳态电导电流部分可等效为衰减时间极大的弛豫支路项的电流，将辨识出的弛豫时间常数大于极化测试时间的支路判定为稳态电导支路。
[0049]一种电力电缆介质响应参数辨识系统，其特征在于：包括模型建立模块、参数识别模块以及参数求解模块，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电缆介质响应参数辨识方法，其特征在于：包括，根据城市配网系统运行参数，建立等效电路模型，确定等效电路模型的弛豫支路数，并采集等效电路模型的弛豫支路数运行参数；根据极化电流信号模态与虚假模态的区别，改进动态模态分解算法，确定所述等效电路模型的支路数；根据所述等效电路模型的弛豫支路数运行参数与所述等效电路模型支路数，对电力电缆介质响应参数进行辨识。2.如权利要求1所述的电力电缆介质响应参数辨识方法，其特征在于：所述采集等效电路模型的弛豫支路数运行参数包括，极化电流表示为：R0＝U0/A0R
i
＝U0/A
i
C
i
＝τ
i
/R
i
其中，U0为外施极化电压，A0为稳态电导电流，A
i
为第i条R
‑
C串联支路的弛豫强度系数，t为极化时间，n为等效电路模型的弛豫支路数，τ
i
为各支路弛豫时间，C
i
(i＝1,2,
…
,n)为各支路的测量介质的几何电容，其表示介质中瞬时极化过程的总和，R0反映了介质在外施电场作用下的稳态电导过程，R
i
为各支路的测量介质的几何电阻。3.如权利要求2所述的电力电缆介质响应参数辨识方法，其特征在于：所述确定所述等效电路模型的支路数包括，记实测极化电流采样信号x(i)(i＝1,2,
…
,N)构建如下的Hankel矩阵：另记X＝[x1,x2,
…
,x
L
]，分别提取矩阵X的前(L
‑
1)列向量与后(L
‑
1)列向量构建矩阵X1＝[x1,x2,
…
,x
L
‑1]与矩阵X2＝[x2,x3,
…
,x
L
]，根据动态模态分解基本原理，两矩阵有如下关系：X2＝AX1F＝U
*
AUX1＝UΣV
*
F＝U
*
X2VΣ
‑1＝YΛY
‑1其中，A为记录采样信号序列动态变化特征的高阶映射矩阵，F为低阶矩阵，U为矩阵X1的奇异值分解的左奇异向量矩阵，Λ＝[λ1,λ2,
…
,λ
m
]为特征值矩阵，λ
i
(i＝1,2,
…
,m)为非零特征值，m即为辨识得到支路数。4.如权利要求3所述的电力电缆介质响应参数辨识方法，其特征在于：所述对电力电缆介质响应参数进行辨识包括，构建范德蒙德矩阵V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尉军，陈旻，殷慧，徐修远，钟文强，刘兵，安慧玲，罗立靖，王秋丰，晏青，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：