【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于配電網瞬時性電弧接地故障診斷和主動保護，特別涉及到一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法。
技術介紹
1、隨著新能源電網的進一步發展，配網的新能源滲透率不斷提升，它的故障特性發生了顯著變化。在現在的新型配電網中，有些新能源設備對短路故障非常敏感，故障發生后傳統保護的反應時間難以跟上，因此常造成設備損毀問題。對此，電弧類瞬時性電弧接地故障是系統發生短路前的征兆，而現有技術中無論是傳統的配網電流保護，還是新型配電網的自適應保護定值整定技術，都是故障發展稱為永久性電弧接地故障后對線路進行保護；現有的工程技術中，暫時還沒有應用早期故障診斷技術對線路進行主動保護，尤其是配網交流線路中，原因是對電弧檢測存在靈敏性較低的問題，容易誤檢測。
2、然而通過對瞬時性電弧接地故障電弧的提前識別并跳閘，能夠有效避免短路故障的發生。因此，研究新型配電系統瞬時性電弧接地故障檢測方法具有重要意義，對配網線路進行瞬時性電弧接地故障識別，采取相應的主動保護措施是適應新能源電網發展規劃的重要一步。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決上述現有技術的不足，從而提供一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法及相關裝置。
2、一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，包括以下步驟：
3、實時采集電氣量與非電氣量數據；
4、對采集到的電氣量數據進行電氣量波形特征提取；
5、當電氣量波形特征滿足出現早期故障判據，電氣量
6、計時間隔后對非電氣量數據進行非電氣量波形特征提取；
7、當非電氣量波形特征滿足非電氣量判據，非電氣量器件動作，線路跳閘。
8、還包括以下步驟：
9、構建當瞬時性電弧接地故障出現時的電弧故障動態模型，確定早期故障判據；
10、依據平面傳熱理論，構建當瞬時性電弧接地故障出現時，被測線路的線路表面溫度模型，確定非電氣量判據。
11、構建當瞬時性電弧接地故障出現時的電弧故障動態模型，確定早期故障判據，具體為：
12、當瞬時性電弧接地故障出現時，瞬時性電弧接地故障電弧電阻和電弧支路vcr關系為：
13、
14、uarc＝(rg+rarc)iarc
15、式中，g為瞬時性電弧接地故障電弧的瞬時電導，rarc為電弧瞬時電阻；if代表電弧的瞬時電流，ust則代表靜態的電弧電壓；τ是電弧時間常數，u0是電弧特征電壓、r0是電弧特征電阻，τ、u0和r0是三個表征電弧特征的常數，由電弧本身的類型和特征決定；uarc為電弧支路瞬時電壓，iarc為電弧支路瞬時電流，rg為電弧支路定值過渡電阻；
16、對于含有瞬時性電弧接地故障電弧支路的線路，其線路端口處伏安特性應滿足：
17、
18、i1＝iarc+ir
19、式中，iarc為電弧支路的電流，i1為流過該被測線路的總電流，ir為線路中未流過電弧故障支路的電流；該被測線路電容值為1/sc，電阻值為r；被測線路背后等值電動勢大小為us，us視為獨立電壓源；
20、由含有瞬時性電弧接地故障電弧支路的線路，其線路端口處伏安特性可知，被測線路電壓、電流的波形將會發生非線性的瞬時性突變；
21、得到早期故障判據為：電氣量數據的波形特征發生非線性的瞬時性突變時，認為出現早期故障。
22、依據平面傳熱理論，構建當瞬時性電弧接地故障出現時，被測線路的線路表面溫度模型，確定非電氣量判據，具體為：
23、依據平面傳熱理論，構建當瞬時性電弧接地故障出現時，被測線路的線路表面溫度模型為：
24、瞬時性電弧接地故障發生時線路表面溫度的解析表達式如下：
25、
26、式中，面熱源位于x＝x’平面上，發熱率為qs(τ)，面熱源在初始溫度分布均勻的無限大物體造成的過余溫度分布記為θ(x,τ)，熱源厚度取2xb；α為線路材料的熱擴散率，也叫導溫系數；λ是線路材料的導熱系數或熱導率，ρ是線路材料密度，c是材料的比熱容；τ為瞬時性電弧接地故障電弧已經產生的時長；
27、對于初始溫度為t1℃，線路中電弧持續發熱造成的溫度分布函數表達為：
28、
29、采用二次差商法對瞬時性電弧接地故障發生時線路表面溫度進行波形特征提取，得到波形特征存在四個明顯的波峰，且波峰都大于閾值m；
30、得到非電氣量判據為：當非電氣量的波形特征存在四個明顯的波峰，且波峰都大于閾值m，則認為瞬時性電弧接地故障的情況比較嚴重，隨時可能發展成為永久性接地故障。
31、采用形態學梯度濾波算法對測得的電氣量波形進行波形特征提取；
32、形態學梯度濾波算法為：
33、可分辨采樣波形的上升沿和下降沿特征的形態學梯度濾波公式為：
34、
35、式中，mt(t)為處理后的形態學梯度濾波波形；f(t)是采樣得到，需要進行運算處理的電氣量波形信號，g(t)是運算時選取的形態學結構元素；和是膨脹和腐蝕運算，分別代表一種形態學基本運算，結構元素g對于采樣信號f的膨脹和腐蝕為：
36、
37、該式中，f和g都是一維信號，其定義域在公式中已經限定；n為數據信號窗的長度，m為結構元素寬度；
38、在上述的形態學梯度濾波公式中，扁平結構元素g+和g-分別用于提取采樣波形的上下邊沿，扁平結構元素指的是一種特殊的一維向量，其中只含有0和1兩種元素，g+的0元素都在最右側；g-的0元素都在最左側；
39、寬度為奇數h的扁平結構元素g+和g-為：
40、
41、形態學梯度濾波算法對于發生突變的波形非常敏感，主要體現在濾波波形中峰值個數的變化上。
42、采用二次差商法對計時間隔后對非電氣量數據進行非電氣量波形特征提取。
43、所述計時間隔為15s～1min。
44、二次差商法計算公式為：
45、
46、式中，lx為溫度t和線路上的空間位置x的一次n階差商結果，px為二次差商絕對值波形；n為采樣信號個數，空間位置以該線路端口為坐標零點，xk為第k個采樣值對應的空間坐標。
47、一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護裝置，包括以下步驟：
48、數據采集模塊，所述數據采集模塊用于實時采集電氣量與非電氣量數據；
49、電氣量波形提取模塊，所述電氣量波形提取模塊用于對采集到的電氣量數據進行電氣量波形特征提取；
50、早期故障判斷模塊，所述早期故障判斷模塊用于當電氣量波形特征滿足出現早期故障判據，電氣量器件動作，開始計時；
51、非電氣量波形提取模塊，所述非電氣量波形提取模塊用于在計時間隔后對非電氣量數據進行非電氣量波形特征提取；
52、判斷模塊，所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，還包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，構建當瞬時性電弧接地故障出現時的電弧故障動態模型，確定早期故障判據，具體為：
4.根據權利要求2所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，依據平面傳熱理論，構建當瞬時性電弧接地故障出現時，被測線路的線路表面溫度模型，確定非電氣量判據，具體為：
5.根據權利要求1中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，采用形態學梯度濾波算法對測得的電氣量波形進行波形特征提取；
6.根據權利要求1中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，采用二次差商法對計時間隔后對非電氣量數據進行非電氣量波形特征提取。
7.根據權利要求1或6中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護
8.根據權利要求4或6中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，二次差商法計算公式為：
9.一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護裝置，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護裝置，其特征在于，還包括：
11.根據權利要求10所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，故障判據構建模塊，具體用于：
12.根據權利要求10所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護裝置，其特征在于，故障判據構建模塊，還用于：
13.一種電子設備，其特征在于：包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，處理器執行計算機程序時實現如權利要求1-8中任一項所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法。
14.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-8中任一項所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，還包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，構建當瞬時性電弧接地故障出現時的電弧故障動態模型，確定早期故障判據，具體為：
4.根據權利要求2所述的一種基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，依據平面傳熱理論，構建當瞬時性電弧接地故障出現時，被測線路的線路表面溫度模型，確定非電氣量判據，具體為：
5.根據權利要求1中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，采用形態學梯度濾波算法對測得的電氣量波形進行波形特征提取；
6.根據權利要求1中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，采用二次差商法對計時間隔后對非電氣量數據進行非電氣量波形特征提取。
7.根據權利要求1或6中所述的基于電氣量與非電氣量特征的配網線路主動保護方法，其特征在于，所述計時...
【專利技術屬性】
技術研發人員：熊平，柳丹，冀肖彤，李獵，趙一帆，孫宇，朱小倩，鄧萬婷，曹侃，王偉，劉巨，蔡萱，江克證，康逸群，宿磊，葉暢，胡畔，嚴方彬，
申請(專利權)人：國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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