[發明專利]一種基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法

在審

• 申請號: 202010892845.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112504505A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 周賀;林梓圻;周海鵬;孫秋芹;牛林華;劉耀中;謝楓;張家倩;孟憲喬;邵松濤;吳睿;蔣賀健;程文
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司;湖南大學
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

1.一種基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：該方法包括下列順序的步驟：

(1)采集正常歷史數據，進行數據預處理；

(2)進行數據標準化；

(3)構建記憶矩陣D；

(4)輸入當前運行數據，形成觀測向量；

(5)預估估計向量；

(6)計算殘差和置信區間并預警。

2.根據權利要求1所述的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：所述步驟(1)具體是指：獲得通過高壓電纜在線監測系統監測和存儲的數據，對數據進行篩選：若數據在既定的正常范圍內波動，則運行狀態正常，提取為正常歷史數據，若超出正常范圍，則剔除該數據；將經過篩選后的歷史數據構成歷史觀測向量集合M；

列向量表示高壓電纜在某一正常運行時刻下的狀態，則在某一時刻i處的列向量為：

X(i)＝[x₁ x₂ … x_n]^T

對高壓電纜m個正常狀態值的正常運行數據進行采集后，構成的歷史觀測向量集合M表示為：

其中，n表示高壓電纜有n個相關測點參數；m表示高壓電纜某一個測點參數有m個正常狀態值。

3.根據權利要求1所述的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：所述步驟(2)具體是指：

采用z-score方法對運行數據標準化：

其中，μ為總體數據的均值；δ為總體數據的標準差；x為個體的觀測值。

4.根據權利要求1所述的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：所述步驟(3)具體是指：首先從歷史觀測向量集合M中提取特殊點，該特殊點包括系統每個變量的最大值和最小值，然后等步長地選取歷史觀測向量集合M中除特殊點外的數據來構建記憶矩陣D。

5.根據權利要求1所述的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：所述步驟(5)具體是指：使用多變量狀態估計方法MSET進行狀態預估，設一個時間點的觀測向量為X_obs,估計向量為X_est，存在一個對應的權向量W：

W＝[ω₁ ω₂ … ω_m]^T

估計向量X_est是由記憶矩陣D中的m個時間點的歷史觀測向量與權向量W線性組合后輸出的向量；

估計向量X_est與記憶矩陣D和權向量W存在以下關系：

X_est＝D·W＝ω₁·X(1)+ω₂·X(2)+...ω_m·X(m)

權向量W的確定方法如下：

W＝(D^T·D)^-1·(D^-1·X_obs)

用非線性算子代替普通矩陣運算中的點乘運算，得到權向量的表達式為：

其中，非線性算子表示歐式距離；

則估計向量計算表達式為：

6.根據權利要求1所述的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，其特征在于：所述步驟(6)具體是指：故障預警閾值由下式決定：

E＝k×E_max

其中，E_max為殘差均值的絕對值最大值，k為預警閾值系數；

觀測向量與估計向量之間的殘差為：

ε＝X_obs-X_est

殘差服從均值和標準差未知的正態分布，置信度為1-α，則均值的置信區間為：

標準差的置信區間為：

式中，N為窗口寬度,為殘差的均值,S_s為殘差的標準差，為t分布的分位點，為χ²分布的分位點；

當上述兩個置信區間其中一個超出設定的閾值范圍時，觸發預警信號。