【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電氣故障檢測(cè)，具體為一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、全球能源危機(jī)和氣候變暖問(wèn)題日益嚴(yán)峻，促使光伏、風(fēng)力、燃料電池等新型綠色可再生能源得到廣泛應(yīng)用，以新能源為主的現(xiàn)代電力系統(tǒng)依賴(lài)直流配用電技術(shù)的發(fā)展，直流配用電系統(tǒng)成為重要發(fā)展方向。直流故障電弧常出現(xiàn)于包含高壓直流電源的電氣系統(tǒng)，在直流側(cè)，任何器件損壞都可能引發(fā)電弧，而且動(dòng)物啃咬、電子器件老化、電纜風(fēng)化、安裝接頭松動(dòng)等因素會(huì)增加直流線(xiàn)路受損進(jìn)而產(chǎn)生故障電弧的可能性。由于其不存在交流故障電弧的過(guò)零點(diǎn)，若不及時(shí)采取保護(hù)措施，會(huì)對(duì)光伏組件和輸電線(xiàn)路造成巨大損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡等問(wèn)題，凸顯了電弧故障診斷研究的緊迫性和重要性。
2、目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)故障電弧診斷領(lǐng)域的相關(guān)研究基于兩個(gè)方面，一是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器人或無(wú)人機(jī)的巡檢技術(shù)提取故障電弧圖像特征（顏色、形狀及空間關(guān)系特征）進(jìn)行視覺(jué)分析，其中變電站智能巡檢機(jī)器人是一種智能化檢測(cè)裝置，具備高清可見(jiàn)光相機(jī)、紅外熱成像儀等智能化檢測(cè)裝置。智能巡檢機(jī)器人能夠完成24小時(shí)數(shù)據(jù)快速采集、設(shè)備信息實(shí)時(shí)傳輸、大數(shù)據(jù)分析預(yù)警并快速反饋的管控閉環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)和智能分析，但是其不能滿(mǎn)足故障檢測(cè)實(shí)時(shí)性要求。如若全線(xiàn)路安裝故障檢測(cè)攝像頭，投入大，成本高，容易出現(xiàn)監(jiān)測(cè)盲區(qū)，不能實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)全覆蓋的要求。二是通過(guò)提取故障電弧的電信號(hào)特征進(jìn)行故障診斷，研究人員提出了時(shí)頻域檢測(cè)法。時(shí)域檢測(cè)法主要是通過(guò)對(duì)采集的電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行分析和處理獲取故障下典型特征如電流標(biāo)準(zhǔn)差
3、對(duì)于圖像技術(shù)診斷領(lǐng)域方面，目前所有形狀特征都缺乏完善的數(shù)學(xué)模型，沒(méi)有理論上的支撐，所以圖像技術(shù)在應(yīng)用中不是特別廣泛?？臻g關(guān)系特征對(duì)局部的圖像特征很敏感，但是對(duì)于圖像對(duì)象的平移，旋轉(zhuǎn)或尺寸變換依賴(lài)性過(guò)強(qiáng)，常常導(dǎo)致在檢測(cè)中無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的效果。此外，空間關(guān)系特征是配合其他圖像特征一起使用的，一般不會(huì)單獨(dú)使用。對(duì)于電信號(hào)診斷領(lǐng)域，傅里葉變換是一種全局變換，只能分析平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，不能反映被分析信號(hào)在時(shí)域的局部變化情況，從而無(wú)法發(fā)現(xiàn)故障電弧時(shí)刻。小波特征提取在一定場(chǎng)景會(huì)出現(xiàn)診斷率大幅下降的弊端，多工況適應(yīng)性較差，在某些場(chǎng)景下還會(huì)出現(xiàn)特征弱化的現(xiàn)象，為故障電弧特征提取及檢測(cè)準(zhǔn)確率的提升帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在開(kāi)闊環(huán)境中的直流系統(tǒng)內(nèi)，增多的干擾因素會(huì)造成物理信號(hào)特征的不明顯，故障電弧會(huì)出現(xiàn)漏檢，因此該方法并不適用于大規(guī)模的低壓直流系統(tǒng)中。而基于電磁輻射的故障電弧檢測(cè)，硬件實(shí)現(xiàn)成本較高，難以廣泛應(yīng)用于直流電網(wǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，通過(guò)電流-圖像關(guān)聯(lián)性的模型預(yù)測(cè)電弧能量和電弧面積，預(yù)測(cè)最終電弧風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電弧準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、可靠辨識(shí)、快速切斷。
2、本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
4、步驟1、根據(jù)電力系統(tǒng)的電流波形提取電弧特征，結(jié)合電弧特征的傳播規(guī)律確定電弧發(fā)生位置；
5、步驟2、根據(jù)電弧特征得到的電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)，并結(jié)合預(yù)測(cè)模型確定電弧特征的發(fā)展趨勢(shì)；
6、步驟3、根據(jù)電弧特征的發(fā)展趨勢(shì)，以電弧自身為熱源，電弧形態(tài)圖像反映電弧與空氣的接觸面積，結(jié)合電弧的傳熱規(guī)律，得到電弧的溫度場(chǎng)分布；
7、步驟4、根據(jù)電弧發(fā)生位置和溫度場(chǎng)分布，結(jié)合評(píng)估物的燃點(diǎn)與電弧邊界的距離感知，預(yù)測(cè)評(píng)估物安裝線(xiàn)路上的電弧風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)防措施。
8、進(jìn)一步的，步驟1所述電力系統(tǒng)的電流波形，按頻率 fs對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲取電流信號(hào)。
9、進(jìn)一步的，步驟1中提取電弧特征包括，基于時(shí)頻變換方法對(duì)電流波形變換為時(shí)間和頻率的二維函數(shù)，根據(jù)二維函數(shù)確定電弧特征。
10、進(jìn)一步的，步驟1中確定電弧發(fā)生位置的方法如下：
11、根據(jù)電弧特征隨線(xiàn)路的增長(zhǎng)而衰減的傳播規(guī)律，并結(jié)合電弧定位模型確定電弧發(fā)生位置。
12、進(jìn)一步的，步驟2中所述動(dòng)態(tài)映射模型基于變分自編碼器相關(guān)性分析法構(gòu)建而成，動(dòng)態(tài)映射模型輸出電弧特征與電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)的映射關(guān)系。
13、進(jìn)一步的，步驟2中根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)結(jié)合預(yù)測(cè)模型獲得其在一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)，形成電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)的發(fā)展趨勢(shì)t1，在下一時(shí)刻對(duì)同一電流特征進(jìn)行預(yù)測(cè)得到發(fā)展趨勢(shì)t2與發(fā)展趨勢(shì)t1比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)發(fā)展趨勢(shì)t1進(jìn)行校正更新，得到更新后的發(fā)展趨勢(shì)。
14、進(jìn)一步的，所述預(yù)測(cè)模型為隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型、線(xiàn)性回歸模型或邏輯回歸模型。
15、進(jìn)一步的，步驟3中根據(jù)更新后的發(fā)展趨勢(shì)，以電弧自身為熱源，根據(jù)電弧形態(tài)圖像反映電弧與空氣的接觸面積，同時(shí)結(jié)合電弧的傳熱規(guī)律，得到電弧溫度場(chǎng)分布；
16、電弧的傳熱規(guī)律為，溫度的衰減介質(zhì)為空氣，衰減方向?yàn)樗椒较颍瑴囟人p與距離的平方成反比關(guān)系，從而形成溫度場(chǎng)。
17、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
18、電弧位置模塊，用于根據(jù)電力系統(tǒng)的電流波形提取電弧特征，結(jié)合電弧特征的傳播規(guī)律確定電弧發(fā)生位置；
19、趨勢(shì)預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)電弧特征的電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)，并結(jié)合預(yù)測(cè)模型確定電弧特征的發(fā)展趨勢(shì)；
20、溫度分布模塊，用于根據(jù)電弧特征的發(fā)展趨勢(shì)，以電弧自身為熱源，電弧形態(tài)圖像反映電弧與空氣的接觸面積，結(jié)合電弧的傳熱規(guī)律，得到電弧的溫度場(chǎng)分布；
21、預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)電弧發(fā)生位置和溫度場(chǎng)分布，結(jié)合評(píng)估物的燃點(diǎn)與電弧邊界的距離感知，預(yù)測(cè)評(píng)估物安裝線(xiàn)路上的電弧風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)防措施。
22、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電子設(shè)備，其特征在于，包括：
23、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；
24、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法的步驟。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有以下有益的技術(shù)效果：
26、本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕诙嗵匦詣?dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，根據(jù)電弧特征的傳播規(guī)律確定電弧發(fā)生位置，根據(jù)電弧特征與電弧形態(tài)圖像和電弧能量之間的映射關(guān)系，基于預(yù)測(cè)模型得到電弧形態(tài)圖像和電弧能量的發(fā)展趨勢(shì)，以電弧自身為熱源，電弧形態(tài)圖像反映本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1所述電力系統(tǒng)的電流波形，按頻率fs對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲取電流信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1中提取電弧特征包括，基于時(shí)頻變換方法對(duì)電流波形變換為時(shí)間和頻率的二維函數(shù)，根據(jù)二維函數(shù)確定電弧特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1中確定電弧發(fā)生位置的方法如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟2中所述動(dòng)態(tài)映射模型基于變分自編碼器相關(guān)性分析法構(gòu)建而成，動(dòng)態(tài)映射模型輸出電弧特征與電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)的映射關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟2中根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)結(jié)合預(yù)測(cè)模型獲得其在一段時(shí)間
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模型為隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型、線(xiàn)性回歸模型或邏輯回歸模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟3中根據(jù)更新后的發(fā)展趨勢(shì)，以電弧自身為熱源，根據(jù)電弧形態(tài)圖像反映電弧與空氣的接觸面積，同時(shí)結(jié)合電弧的傳熱規(guī)律，得到電弧溫度場(chǎng)分布；
9.一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1所述電力系統(tǒng)的電流波形，按頻率fs對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲取電流信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1中提取電弧特征包括，基于時(shí)頻變換方法對(duì)電流波形變換為時(shí)間和頻率的二維函數(shù)，根據(jù)二維函數(shù)確定電弧特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟1中確定電弧發(fā)生位置的方法如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多特性動(dòng)態(tài)映射的電弧風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟2中所述動(dòng)態(tài)映射模型基于變分自編碼器相關(guān)性分析法構(gòu)建而成，動(dòng)態(tài)映射模型輸出電弧特征與電弧形態(tài)圖像和能量信號(hào)的映射關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳思磊，齊樂(lè)玉，薛凱戈，沈力，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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