[發(fā)明專利]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型的串聯(lián)型故障電弧仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711261914.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108061832B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉艷麗;李國(guó)華;王智勇;郭鳳儀;軒富強(qiáng);徐顯能;李穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

本發(fā)明屬于故障電弧仿真領(lǐng)域，尤其涉及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型的串聯(lián)型故障電弧仿真方法，包括以下步驟：1)利用串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)；2)計(jì)算在不同實(shí)驗(yàn)條件下Mayr?Schwarz故障電弧數(shù)學(xué)模型參數(shù)τ_m、α、P_S、β；3)計(jì)算初始電弧電導(dǎo)的最優(yōu)值g_0u；4)建立預(yù)測(cè)Mayr?Schwarz故障電弧數(shù)學(xué)模型參數(shù)和初始電弧電導(dǎo)的最優(yōu)值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型；5)建立串聯(lián)型故障電弧的仿真模型，并對(duì)故障電弧進(jìn)行仿真分析。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可預(yù)測(cè)不同電路條件下串聯(lián)型故障電弧數(shù)學(xué)模型參數(shù)，進(jìn)而建立串聯(lián)型故障電弧系統(tǒng)仿真模型，為無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)串聯(lián)型故障電弧進(jìn)行特征分析及故障診斷開(kāi)辟了新的思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于故障電弧仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型的串聯(lián)型故障電弧 仿真方法。

背景技術(shù)

在供電系統(tǒng)中，電氣連接點(diǎn)因接觸不良等原因可能發(fā)生串聯(lián)型故障電弧，輕則造成電氣 設(shè)備損壞、影響供電系統(tǒng)的可靠性，重則造成人身傷亡，甚至可能引起氣體、粉塵等爆炸事 故。在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，可能存在爆炸性氣體及粉塵，使得難以在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展串聯(lián)型故障電弧 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；另外，對(duì)于高電壓、大電流的串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，需要耗費(fèi)大量的人力、 物力和財(cái)力。因此，在難以進(jìn)行串聯(lián)型故障電弧現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究的情況下，建立能夠準(zhǔn)確反映 串聯(lián)型故障電弧伏安特性的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析具有非常重要的意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)電弧的Mayr，Cassie，Schwarz，KAMA,Mayr-Schwarz等數(shù)學(xué) 模型問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究，主要分為以下幾個(gè)方面：①依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置電弧模型中的參數(shù)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧的模擬；②以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)電弧的影響改變仿真模型，模擬不同 條件下的電弧；③建立電弧黑箱模型，模擬電弧的產(chǎn)生。方法①依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)不能驗(yàn)證 模型是否正確，且參數(shù)設(shè)置繁瑣，工作量很大。方法②建立的電弧模型只是針對(duì)相對(duì)固定的 狀況，當(dāng)條件變化時(shí)，模型不再適用。方法③雖然建立了黑箱模型，但參數(shù)設(shè)置的主要依據(jù) 仍然是經(jīng)驗(yàn)值。

在研究中發(fā)現(xiàn)，Mayr-Schwarz故障電弧數(shù)學(xué)模型參數(shù)τ_m、α、p_s、β和電弧電導(dǎo)初始g₀與 實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)中的電壓有效值U、電流有效值I、功率因數(shù)關(guān)聯(lián)度較大；據(jù)此，本發(fā)明 在Mayr-Schwarz電弧數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用電路參數(shù)與Mayr-Schwarz故障電弧數(shù)學(xué)模型 參數(shù)及初始電弧電導(dǎo)g₀的相關(guān)關(guān)系，建立了串聯(lián)型故障電弧的仿真模型。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)黑箱模型的串聯(lián)型故障電弧仿 真方法，基于串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、交流電源、斷路器、電壓互 感器、電流互感器、電弧發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡和實(shí)驗(yàn)負(fù)載；

所述交流電源、斷路器、電弧發(fā)生器和實(shí)驗(yàn)負(fù)載依次相連，形成主回路；電流互感器一 次線圈與主回路串聯(lián)，電壓互感器一次線圈并聯(lián)在電弧發(fā)生器兩端；電流互感器和電壓互感 器采集的信號(hào)經(jīng)處理后由數(shù)據(jù)采集卡送至計(jì)算機(jī)；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，利用串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)，獲取不同實(shí)驗(yàn)條件下 不同時(shí)刻的串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電弧電壓u_h和故障電流i_h；