【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属于电力系统保护和控制，特别涉及一种电缆故障分量相模变换方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、随着城市化快速推进，架空线路替换为地下电缆的比例持续增加，地下电缆在城市配电网中的关键地位日益凸显。地下电缆在运行过程中可能受到外部力量破坏、过电压冲击以及动物侵害等多种因素威胁，同时电缆自身也可能存在绝缘缺陷，会导致电缆在长时间带电运行中发生故障。对电缆故障进行灵敏检测和准确测距对于保证供电安全性与可靠性具有重要意义。
2、电缆故障测距精度要求极高，基于时域或频域扫描的行波测距是目前唯一可行的技术手段。行波测距技术的难点与关键点在于波头的准确识别和波速度的精确确定。电缆结构复杂，各相导芯及金属屏蔽层之间电磁耦合复杂，会极大地影响行波波头的识别准确性，从而影响测距精度，甚至导致测距失败。
3、因此，在故障测距之前，必须对三相电气量进行解耦计算，这一过程通常通过相模变换来实现。相模变换是一种数学方法，用于将复杂的耦合线路系统简化为独立的、易于分析的模块，从而为故障测距提供准确且可靠的数据基础。
4、迄今为止，相模变换方法主要有两类：面向频域和时域的方法。频域相模变换方法主要为对称分量变换方法，尽管其单一模量能够全面地描述电力系统中的各种故障类型，但由于涉及复数运算，该方法的计算复杂性大大增加，成为其主要的局限性。时域相模变换方法主要包括clarke、karenbauer和wedpohl等，其变换方法中元素全为实数，计算简洁方便，在电力系统中得到了广泛使用。然而，此类相模变换方法存在单一模
5、因此，如何提供一种电缆故障分量相模变换方法、系统、设备及介质。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种电缆故障分量相模变换方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
2、为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
3、根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种电缆故障分量相模变换方法。
4、在一个实施例中，所述电缆故障分量相模变换方法，包括：
5、根据待监测电缆的导芯、金属屏蔽层及三相线路分布，采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流；
6、基于电缆内不同类型的电流模量传输路径，建立电流模量模型，将所述三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流代入所述电流模量模型，计算各条电流模量传输路径对应的电流模量分量；
7、基于所述电流模量分量的计算结果，分析电缆在不同故障模式下的故障类型。
8、在一个实施例中，所述电缆呈品字型排布，且在所述采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流之前，还包括：设定电缆的采样频率。
9、在一个实施例中，所述基于电缆内不同类型的电流模量传输路径，建立电流模量模型，将所述三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流代入所述电流模量模型，计算各条电流模量传输路径对应的电流模量分量包括：
10、根据电缆中电流传播的流出方向与返回方向的组合，设定多种类型的电流模量传输路径，以及电流在各条所述电流模量传输路径中的路径电流比；
11、基于所述电流模量传输路径及各自的路径电流比，建立各条电流模量传输路径对应的电流模量分量的计算公式，通过整合所有公式，形成电流模量模型；
12、将实时采集得到的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流输入至电流模量模型，计算得到各电流模量传输路径对应的电流模量分量。
13、在一个实施例中，所述电流模量传输路径包括：各相金属屏蔽层流出且经过大地返回、单相金属屏蔽层流出且经过其余两相金属屏蔽层返回、各相导芯流出且经过对应的金属屏蔽层返回、边相导芯流出且经过其他边相导芯返回以及中间相导芯流出且经过两侧边相导芯返回。
14、在一个实施例中，所述路径电流比表示电缆中电流在各个流出方向与返回方向中的电流占比，在相同电流模量传输路径中，流出方向的电流占比之和等于返回方向的电流占比之和。
15、在一个实施例中，所述电流模量模型的计算公式为：
16、
17、式中，i1～i6分别表示不同电流模量传输路径对应的电流模量分量；ia表示a相导芯电流；ib表示b相导芯电流；ic表示c相导芯电流；ua表示a相导芯电压；ub表示b相导芯电压；uc表示c相导芯电压；ia表示a相金属屏蔽层电流；ib表示b相金属屏蔽层电流；ic表示c相金属屏蔽层电流。
18、在一个实施例中，所述电缆存在的故障类型包括：接地故障、金属护套故障、单相接地故障及全故障状态。
19、根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种电缆故障分量相模变换系统。
20、在一个实施例中，所述电缆故障分量相模变换系统，包括：
21、电缆采集模块，用于根据待监测电缆的导芯、金属屏蔽层及三相线路分布，采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流；
22、分量计算模块，用于基于电缆内不同类型的电流模量传输路径，建立电流模量模型，将所述三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流代入所述电流模量模型，计算各条电流模量传输路径对应的电流模量分量；
23、故障分析模块，用于基于所述电流模量分量的计算结果，分析电缆在不同故障模式下的故障类型。
24、在一个实施例中，所述电缆呈品字型排布，且在所述采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流之前，还包括：设定电缆的采样频率。
25、在一个实施例中，所述分量计算模块包括：路径定义模块、模型定义模块及模型计算模块，其中，
26、所述路径定义模块，用于根据电缆中电流传播的流出方向与返回方向的组合，设定多种类型的电流模量传输路径，以及电流在各条所述电流模量传输路径中的路径电流比；
27、所述模型定义模块，用于基于所述电流模量传输路径及各自的路径电流比，建立各条电流模量传输路径对应的电流模量分量的计算公式，通过整合所有公式，形成电流模量模型；
28、所述模型计算模块，用于将实时采集得到的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流输入至电流模量模型，计算得到各电流模量传输路径对应的电流模量分量。
29、在一个实施例中，所述电流模量传输路径包括：各相金属屏蔽层流出且经过大地返回、单相金属屏蔽层流出且经过其余两相金属屏蔽层返回、各相导芯流出且经过对应的金属屏蔽层返回、边相导芯流出且经过其他边相导芯返回以及中间相导芯流出且经过两侧边相导芯返回。
30、在一个实施例中，所述路径电流比表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电缆呈品字型排布，且在所述采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流之前，还包括：设定电缆的采样频率。
3.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述基于电缆内不同类型的电流模量传输路径，建立电流模量模型，将所述三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流代入所述电流模量模型，计算各条电流模量传输路径对应的电流模量分量包括：
4.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电流模量传输路径包括：各相金属屏蔽层流出且经过大地返回、单相金属屏蔽层流出且经过其余两相金属屏蔽层返回、各相导芯流出且经过对应的金属屏蔽层返回、边相导芯流出且经过其他边相导芯返回以及中间相导芯流出且经过两侧边相导芯返回。
5.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述路径电流比表示电缆中电流在各个流出方向与返回方向中的电流占比，在相同电流模量传输路径中，流出方向的电流占比之
6.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电流模量模型的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电缆存在的故障类型包括：接地故障、金属护套故障、单相接地故障及全故障状态。
8.一种电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述电缆呈品字型排布，且在所述采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流之前，还包括：设定电缆的采样频率。
10.根据权利要求8所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述分量计算模块包括：路径定义模块、模型定义模块及模型计算模块，其中，
11.根据权利要求10所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述电流模量传输路径包括：各相金属屏蔽层流出且经过大地返回、单相金属屏蔽层流出且经过其余两相金属屏蔽层返回、各相导芯流出且经过对应的金属屏蔽层返回、边相导芯流出且经过其他边相导芯返回以及中间相导芯流出且经过两侧边相导芯返回。
12.根据权利要求10所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述路径电流比表示电缆中电流在各个流出方向与返回方向中的电流占比，在相同电流模量传输路径中，流出方向的电流占比之和等于返回方向的电流占比之和。
13.根据权利要求10所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述电流模量模型的计算公式为：
14.根据权利要求8所述的电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，所述电缆存在的故障类型包括：接地故障、金属护套故障、单相接地故障及全故障状态。
15.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电缆呈品字型排布，且在所述采集电缆的三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流之前，还包括：设定电缆的采样频率。
3.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述基于电缆内不同类型的电流模量传输路径，建立电流模量模型，将所述三相导芯电流、三相导芯电压及三相金属屏蔽层电流代入所述电流模量模型，计算各条电流模量传输路径对应的电流模量分量包括：
4.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电流模量传输路径包括：各相金属屏蔽层流出且经过大地返回、单相金属屏蔽层流出且经过其余两相金属屏蔽层返回、各相导芯流出且经过对应的金属屏蔽层返回、边相导芯流出且经过其他边相导芯返回以及中间相导芯流出且经过两侧边相导芯返回。
5.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述路径电流比表示电缆中电流在各个流出方向与返回方向中的电流占比，在相同电流模量传输路径中，流出方向的电流占比之和等于返回方向的电流占比之和。
6.根据权利要求3所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电流模量模型的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的电缆故障分量相模变换方法，其特征在于，所述电缆存在的故障类型包括：接地故障、金属护套故障、单相接地故障及全故障状态。
8.一种电缆故障分量相模变换系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的电缆故障分量相模...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，于海东，王宾，王植，李立生，王峰，黄敏，刘文彬，文祥宇，武颖，张林利，苏国强，刘合金，由新红，张鹏平，和家慧，孙纪元，周成瀚，贺邦伟，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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