【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及10kv线路山火预警跳闸，特别是一种基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法。
技术介绍
1、由于我国发电能源与用电负荷中心分布不平衡，需要大容量，远距离传输电能。输配电线路常跨越茂密林区或农耕作物区等山火频发的地区，严重影响了电力网络的安全稳定运行。当10kv电线路下方发生山火时，由于植被火焰的高温、高电导率、灰分含量等因素会使得输电线路下方空气间隙的绝缘强度显著下降，当火焰桥接导线时，极有可能导致导线对地击穿。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法，本专利技术可用于对10kv线路导线下方发生山火时故障判别，通过经验模态分解和希尔伯特变换对电网侧零序电压进行处理，以达到在时域内通过特征分量进行提取，最终达到导线对地击穿前预警并跳闸。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法，包括以下步骤：
3、步骤1、从运行中的10kv电网零序电压互感器处获得零序电压数据；
4、步骤2、将零序电压进行经验模态分解得出每个固有模态函数；
5、步骤3、对每个固有模态函数求其hi lbert变换，得到各模态时频分布数据，根据所述时频分布数据计算瞬时频率、瞬时幅度、能量谱图；
6、步骤4、通过所得瞬时频率进行时频分析，得到零序电压故障时波动的时变特性，并根据零序电压时变特性提
7、步骤5、通过零序电压时变特性中的主要频率、瞬时幅度、能量谱图构建故障特征参数，并依据特征参数设置阈值，通过将系统异常运行时的特征信号与阈值比较，若系统故障信号超过判别阈值则发出警报并切除故障线路。
8、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2具体包括以下步骤：
9、步骤2.1、对原始信号进行提取局部特征，寻找其局部极大值和局部极小值；
10、步骤2.2、使用样条插值法分别连接所有极大值点与极小值点，形成上包络线emax(t)，下包络线emin(t)；
11、步骤2.3、计算上下包络线平均值，得到均值曲线：
12、步骤2.4、从原始信号中减去均值曲线，得到初步本征模态函数imf待选：h(t)＝x(t)-m(t)；
13、步骤2.5、检查h(t)是否满足固有模态分量imf限制条件，若不满足，则重复步骤2.1-步骤2.4直至满足imf条件，得到imfci(t)；
14、步骤2.6、将原始信号减去imfci(t)得：r(t)＝x(t)-c1(t)，重复步骤2.1-步骤2.5得到imfc2，直至剩余信号r(t)单调或无ifm可提取。
15、作为本专利技术的进一步改进，在步骤2.5中，所述固有模态分量imf限制条件具体如下：
16、(1)在整个零序电压数据集中，极值点的数量和零点数量必须相等或者相差至多一；即：
17、(nz-1)≤ne≤(nz+1)
18、(2)在任何点，有局部极大值和极小值形成的包络线的平均值必须为零；即：
19、
20、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3具体包括以下步骤：
21、步骤3.1、对每个imfci(t)进行hilbert变换，得到解析信号实部和虚部，计算公式如下：
22、
23、式中，是解析信号由imf和其hilbert变换组成，h[x(t)]为imf的hilbert变换，其中p，v为主值积分，用来处理积分中的奇异点；
24、步骤3.2、计算瞬时幅度ai(t)和瞬时相位φi(t)，计算公式如下：
25、
26、步骤3.3、计算瞬时频率fi(t)，计算公式如下：
27、
28、式中，为瞬时相位对时间的导数；
29、步骤3.4、计算能量谱图ei(t)，计算公式如下：
30、ei(t)＝ai(t)2。
31、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4具体如下：
32、对所得经hilbert变换后得到的每一个有效imf瞬时频率进行时频分析，通过matlab绘制时频二维图像，希尔伯特能量谱图，得到零序电压在发生故障时产生波动的时变特性，并根据零序电压时变特性提取主要低频成分。
33、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤5具体如下：
34、根据主要频率成分、希尔伯特能量谱图ei(t)，通过希尔伯特谱图幅值分布特征与希尔伯特能量谱图imf索引，与系统正常运行未发生山火灾害时的主频成分、希尔伯特能量谱进行对比；由于系统自身因素不平衡导致零序电压变化峰值设置为判别阈值，将主频成分、希尔伯特能量图ei(t)、希尔伯特谱图与阈值比较，若其中主频成分imf、希尔伯特能量图ei(t)、希尔伯特谱图都越限，则判别是否发生山火灾害以及是否需要及时切除故障线路。
35、当发生火焰桥接输电线路时，泄漏电流会增大，但在实际运行的系统中无法获取泄漏电流参数，仅能从电网侧获取三相电压、三相电流、零序分量，由于火焰导致放电时零序电流数值变换十分微弱，本专利技术采取通过分析零序电压的变化来判别是否导线下方发生山火或是否导线附近发生山火蔓延到导线下方从而引发跳闸。通过对零序电压分量进行经验模态分解和希尔伯特变换，经验模态分解可以克服基函数无自适应的问题，无需对信号做预先分析处理，便于应用在电力系统实时监测中。通过对经验模态分解后的每个固有模态函数进行希尔伯特变换，能够提取出有意义的瞬时频率，避免了传统方法中瞬时频率无意义的缺点。通过分析零序电压瞬时频率的波动变化，从而达到判别预警的功能。
36、本专利技术的有益效果是：
37、本专利技术考虑到输电线路穿越林区、耕地等山火频发区域，当线路下方发生山火并火焰桥接导线时，将会造成导线下方空气间隙绝缘大幅下降，容易引起导线对地直接击穿。若能在山火发生时依据电气特征量进行预警，并及时同消防部门，林业部门联动隔离线路附近高风险区域。由于山火灾害导致线路跳闸重合闸成功率低，需考虑是否依据山火灾害下该线路电气特征量对线路进行停运避险。基于山火故障下的电气特征分量，泄漏电流是反映空气绝缘特性最直观的电气量，但无法在山火发生时检测其泄漏电流，故进而对零序分量进行故障特征提取。零序电压分量中包含有工频分量、低频分量、倍频分量、以及高频分量，而经验模态分解是在时域下对信号上下包络线进行相减所得固有模态函数，其结果是将信号中真实存在的不同尺度的波动或趋势逐级分解开来，频率上是从高频到低频，经验模态分解不再是将信号分解到一系列正弦波上，其频率定义是基于瞬时频率。希尔伯特黄变换依据信号包络变化分解，其时间分辨率不变且精度高，频率分辨率可自适应调节，适用于处理随时间波动的故障信号。对imf分量的瞬时频率和瞬时幅值进行故障特征提取，与希尔伯特能量谱、希尔伯特谱图耦合，设置阈值进行比较判断，最终由运行管理人本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，在步骤2.5中，所述固有模态分量IMF限制条件具体如下：
4.根据权利要求2或3所述的基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：
6.根据权利要求5所述的基于零序电压信号的10kV配电线路山火故障预警方法，其特征在于，所述步骤5具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于零序电压信号的10kv配电线路山火故障预警方法，其特征在于，在步骤2.5中，所述固有模态分量imf限制条件具体如下：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卓峰，王政，辜弘，陈天翔，杨皓涵，曾毅，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。