專利名稱：輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種輸電電纜接地環(huán)流的實時故障檢測方法。
背景技術(shù)：
接地環(huán)流有效值是電力系統(tǒng)輸電電纜的重要監(jiān)視參數(shù)之一。也是判斷電纜工作狀態(tài)是否良好的重要基礎(chǔ)參數(shù)之一?，F(xiàn)有的判斷接地環(huán)流有效值是否正常的方法主要有以下幾種I、使用固定的閾值來作為判斷依據(jù)，如果接地環(huán)流有效值超過該閾值則判定為不·正常；2、使用固定的比值來作為判斷依據(jù)，如果接地環(huán)流有效值與電纜載流量有效值的比例超過一定值則判定為不正常；3、比值閾值綜合判斷法，即上述兩種判斷法的綜合，設(shè)定固定的比值和閾值，當上述兩種判斷法所判斷的結(jié)果都為不正常時，則確定接地環(huán)流有效值不正常，否則為正常。上述三種常規(guī)方法雖然都十分簡單，但不能準確的判斷出故障，因為存在以下問題I、每個接地環(huán)流測量點的情況可能各不相同，且即使是同一接地環(huán)流測量點，不同時間段的情況可能也不盡相同。而在不同情況下，接地環(huán)流有效值與載流量有效值之間的關(guān)系也是不同的；2、常規(guī)方法僅當接地環(huán)流有效值偏大時可能判斷出接地環(huán)流有效值不正常，而偏小時則完全無法判斷。因此，上述三種常規(guī)故障判斷方法均無法識別大部分的接地環(huán)流故障。

發(fā)明內(nèi)容
為了至少解決上述問題之一，本發(fā)明提出了一種輸電電纜接地環(huán)流的數(shù)字化實時故障檢測方法，該方法包括以下步驟Tl :在電纜未發(fā)生故障時對接地環(huán)流值進行測量，在不同的電纜載流量的情況下對電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值進行采樣并記錄，積累一次以上的采樣數(shù)據(jù)作為樣本集合;T2 :根據(jù)所述樣本集合進行曲線擬合計算，得到近似曲線方程式；T3:使用所述近似曲線方程式分析樣本集合中數(shù)據(jù)點圍繞該曲線的概率分布參數(shù)；T4 :使用所述近似曲線方程式和概率分布參數(shù)得到樣本點的合理分布區(qū)間；以及T5:使用所述合理分布區(qū)間判斷新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否屬于正常值。優(yōu)選地，該方法還包括步驟T6:如果新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值屬于正常值則用此新樣本點替代樣本集合中最舊的樣本點，如果異常則標識為異常點。通過此步驟可以及時更新樣本集合，使得擬合曲線不因時效性問題而失效，從而導致故障判斷失準。優(yōu)選地，該方法還包括步驟T7 :重復步驟T2-T6，實現(xiàn)多個電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否正常的檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該實施例包括步驟T1-T7，具體如下Tl :對電纜接地環(huán)流有效值進行采樣，共采樣N次，得到樣本數(shù)量為N的樣本集合S {(IG(n), Ιω，Τ(η))}，其中，其中，Ie為接地環(huán)流有效值，I為載流量有效值，T為采樣時間，N為大于I的整數(shù)。Τ2 :根據(jù)樣本集合中的數(shù)據(jù)擬合一條關(guān)于Ie(n)，I(n)的曲線，其中I(n)對應(yīng)X軸，Ie(n)對應(yīng)Y軸，根據(jù)電纜特性得出曲線方程式r = Va2 + *^ +以)2，其中，a、b、k均為常數(shù)，由于實際情況中a << b，將曲線方程式近似簡化為Y = a+|b+kX|，其中，a、b、k均為·常數(shù)，當樣本集合中的數(shù)據(jù)僅出現(xiàn)在轉(zhuǎn)折處的一側(cè)，即樣本集合中的數(shù)據(jù)未橫跨上述方程
中的X= — I分界線時，直接采用Y = c+kX方程進行擬合，其中，C、k均為常數(shù)。
K由于一次一元擬合曲線方程的算法如下假設(shè)樣本集合{Xn，YJ樣本數(shù)量為N，有由樣本集合可得樣本均值點no,簡寫為(Xmid，Yfflid);由樣本均值點可假設(shè)一元一次擬合方程為=Y-Ymid = k(X-Xmid)，其中k為斜率；將樣本中X值代入假設(shè)的擬合方程中可得新的Y的集合{Y' n};可得與標準差相關(guān)的式子σ2 = ；^Σ =ι(Υη - Yn)2;當ο 2關(guān)于k出現(xiàn)極小值時，對應(yīng)的k值為所求值，有
I N2(σ2)^ = [-^ (γη -Yn) Y =0
η=1
I N= — ^ [2(kXn - kXmid + Ymid - Yn)(Xn — X77Hd)] = 0
n = l
N=>2XnXmid + Xmid) + ^n(Ymid —- ^mid (Xmid - ^n)]
n=lz= 0
033^ _ Ση^ (^η — ^mid)(Xn — ^mid)
~-XmiaY
Σ =ι(^η ~ ]γΣ =ι^η)(^η — ^Σ =ι ^n) => k = ---z---
Σ =ι(^η - ]γΣ =ι^η)2
可得樣本集合Ixn，Yj的一兀一次擬合方程。由樣本S:{(Ie(n)，Ι(η)，Τω)}可得其關(guān)于Ι(η)的分布范圍，設(shè)此范圍為[Imin，ImaxL其左側(cè)1/10范圍為
權(quán)利要求
1.一種輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 Tl :在電纜未發(fā)生故障時對接地環(huán)流值進行測量，在不同的電纜載流量的情況下對電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值進行采樣并記錄，積累一次以上的采樣數(shù)據(jù)作為樣本集合； T2 :根據(jù)所述樣本集合進行曲線擬合計算，得到近似曲線方程式； T3 :使用所述近似曲線方程式分析樣本集合中數(shù)據(jù)點圍繞該曲線的概率分布參數(shù)； T4 :使用所述近似曲線方程式和概率分布參數(shù)得到樣本點的合理分布區(qū)間；以及T5:使用所述合理分布區(qū)間判斷新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否屬于正常值。
2.如權(quán)利要求I所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述方法 還包括步驟T6:如果新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值屬于正常值則用此新樣本點替代樣本集合中最舊的樣本點，如果異常則標識為異常點。
3.如權(quán)利要求2所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述方法還包括步驟T7 :重復步驟T2-步驟T6，實現(xiàn)多個電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否正常的檢測。
4.如權(quán)利要求I所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 Tl :對電纜接地環(huán)流有效值進行采樣，共采樣N次，得到樣本數(shù)量為N的樣本集合S {(IG(n), Ι(η)，τ(η))}，其中，其中，Ie為接地環(huán)流有效值，I為載流量有效值，T為采樣時間，N為大于I的整數(shù)； Τ2 :根據(jù)樣本集合中的數(shù)據(jù)擬合一條關(guān)于Ie(n)，I(n)的曲線，其中I(n)對應(yīng)X軸，IG(n)對應(yīng)Y軸，根據(jù)電纜特性得出曲線方程式= ^⑴+⑦+技只淇中，a、b、k均為常數(shù)，由于實際情況中a << b，將曲線方程式近似簡化為Y = a+|b+kX|，其中，a、b、k均為常數(shù)，當樣本集合中的數(shù)據(jù)僅出現(xiàn)在轉(zhuǎn)折處的一側(cè)，即樣本集合中的數(shù)據(jù)未橫跨上述方程中的X 二一 $分界線時，直接采用Y = c+kX方程進行擬合，其中，c、k均為常數(shù)； k T3 :將樣本集合中的各個載流量有效值I依次代入步驟T2中所得方程得到集合Ucsfc)}，然后通過Π<ω_Ι(2ω}可得集合，其數(shù)值組分布符合正態(tài)分布，通過公式O =得到樣本標準差σ ; Τ4 :當采用方程Y = a+1 b+kX (k > O)進行擬合時,合理區(qū)域范圍如下 Y < a+1 b+kX I +ρ σ Π Y > a+1 b+kX | -ρ σ 當采用方程Y = c+kx(k ^ O)進行擬合時，在樣本集合中尋找一個X值最小并且屬于區(qū)域Y < c+kX+p σ η Y > C+kX-ρ O的點，設(shè)此點對應(yīng)的X值為Xmin,當c > O時可得合理范圍如下(X < Xmin η Y < 2kXmin+c-kX+p σ η Y > c+kX-ρ σ ) U(X 彡 Xmin η Y < C+kX+p O η Y > C+kX-ρ σ ) 當c < O時可得合理范圍如下(X < Xmin H Y < 2kXmin+c-kX+p σ η Y > c+kX-ρ σ η Y > —c—kX—p σ ) U(X 彡 Xmin η Y < kX+c+p σ η Y > kx+c-p σ ) 當采用方程Y = c+kX (k < O, c > O)進行擬合時 在樣本集合中尋找一個X值最大并且屬于區(qū)域Y < c+kX+p σ η Y > c+kX-ρ σ的點，設(shè)此點對應(yīng)的X值為Xmax，可得合理范圍如下(X〈 Xmax Π Y〈 kX+c+p ο Π Y > kX+c—ρ σ ) U(X 彡 Xmax η Y < 2kXmax+c-kX+p σ η Y > c+kX-ρ σ η Y > —c—kX—p σ ) 其中，以上三種情況中，區(qū)域劃定均僅限于第一象限、P屬于正常數(shù)(通常P = 3)，σ為樣本標準差；Τ5 :將檢測到的新樣本(Ienew，Inew, Tnew)中的Ienew和Inew代入步驟Τ4中表示合理區(qū)域范圍的不等式中，若不等式全部成立，則此樣本為正常樣本，否則為異常樣本。
5.如權(quán)利要求4所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述方法還包括步驟Τ6:如果新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值屬于正常值則用此新樣本點替代樣本集合中最舊的樣本點，如果異常則標識為異常點。
6.如權(quán)利要求5所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述方法還包括步驟Τ7 :重復步驟Τ2-步驟Τ6，實現(xiàn)多個電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否正常的檢測。
7.如權(quán)利要求I所述的輸電電纜接地環(huán)流實時故障檢測方法，其特征在于，所述步驟Τ4中計算合理區(qū)域范圍時可調(diào)整K值的大小以改變對異常數(shù)據(jù)的感知敏感度。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種輸電電纜接地環(huán)流的數(shù)字化實時故障檢測方法，包括以下步驟在電纜未發(fā)生故障時對接地環(huán)流值進行測量，在不同的電纜載流量的情況下對電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值進行采樣并記錄，積累一次以上的采樣數(shù)據(jù)作為樣本集合；根據(jù)所述樣本集合進行曲線擬合計算，得到近似曲線方程式；使用所述近似曲線方程式分析樣本集合中數(shù)據(jù)點圍繞該曲線的概率分布參數(shù)；使用所述近似曲線方程式和概率分布參數(shù)得到樣本點的合理分布區(qū)間；以及使用所述合理分布區(qū)間判斷新檢測得到的電纜載流量以及對應(yīng)的接地環(huán)流值是否屬于正常值。
文檔編號G01R31/08GK102879709SQ20121024719
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者王志鵬 申請人:武漢朗德電氣有限公司