[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

本發明涉及一種基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，包括：采集正常歷史數據，進行數據預處理；進行數據標準化；構建記憶矩陣D；輸入當前運行數據，形成觀測向量；預估估計向量；計算殘差和置信區間并預警。本發明可以在不額外增加監測設備的前提下，實現高壓隧道電纜過熱預警的目的；本發明實現了在潛在故障點影響系統運行之前就觸發報警，提醒運維檢修人員進行維修，避免出現事故，提高了高壓電纜輸電系統的運行安全性和經濟性。

技術領域

本發明涉及高壓電纜過熱預警技術領域，尤其是一種基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法。

背景技術

高壓電纜相較于架空輸電線路具有供電可靠性高、占地面積小、受外界干擾小等優點，在電力輸電系統中得到了廣泛的應用。高壓電纜由于機械損傷、過載運行、電纜接頭故障等原因導致電纜出現潛在故障點，這些故障點通常出現在絕緣層或金屬護套層，檢修人員難以發現。此外，目前沒有既定的監測指標來確定故障點的運行狀態，使得檢修人員缺乏參考標準。高壓電纜潛在故障點的出現會導致運行電流異常，從而熱效應加劇，如果未及時維修，故障點及其周圍的導體和絕緣長期運行在過熱狀態，容易導致絕緣老化和導體受損，進而熱效應更加明顯，如此循環往復，最終導致電纜故障，從而致使周圍電纜或連接的高壓設備受影響，擴大了事故范圍。

基于紅外測溫、熱電式測溫和分布式光纖測溫原理的高壓電纜在線監測系統已得到廣泛應用，此系統可以實時監測電纜上各點的溫度，若溫度超過給定的閾值便會觸發報警，告知檢修人員。但目前的在線監測系統的功能僅在溫度超過某閾值時才能觸發報警，即此時潛在故障點已出現，無法在故障點出現之前就能及時地制止其發生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠超前估計故障點的出現并觸發報警告知運維檢修人員，避免由于潛在故障點的出現導致的絕緣老化和導體受損等傷害，有利于延長電纜壽命，減少故障發生率，提高高壓電纜輸電系統的運行安全性和經濟性的基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種基于多變量狀態估計的高壓隧道電纜過熱預警方法，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。

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。

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。