[發(fā)明專利]一種基于歸一化標(biāo)準差和小波熵的直流串聯(lián)電弧故障檢測方法及裝置

在審

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• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN114019321A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁棟;姜云龍;陳慶;袁宇波;魏星琦;楊景剛;張宸宇;劉瑞煌;葛雪峰;史明明
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

本發(fā)明公開了一種基于歸一化標(biāo)準差和小波熵的直流串聯(lián)電弧故障檢測方法及裝置，該方法包括采集待測直流線路的電流信號；對采集到的電流信號進行分幀并加窗；計算當(dāng)前幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵；將當(dāng)前幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵與各自的閾值進行比較，若超出閾值范圍則判定為發(fā)生直流串聯(lián)電弧故障，否則更新閾值進行下一幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵的計算及判斷，直至處理完所有幀信號。本發(fā)明能夠自動確定并更新特征量閾值，實現(xiàn)直流配網(wǎng)中串聯(lián)電弧故障的實時檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流配電網(wǎng)維護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于歸一化標(biāo)準差和小波熵的直流串聯(lián)電弧故障檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

電弧故障是配網(wǎng)中最常見的故障類型之一，通常由線路老化、連接故障等引起。電弧具有能量大、溫度高的特點，任其發(fā)展將導(dǎo)致火災(zāi)等災(zāi)難性事故。據(jù)統(tǒng)計，2007-2010年間，我國由電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)占比39.5％，占比最大。因此，在配網(wǎng)中進行直流電弧檢測對于預(yù)防火災(zāi)、提升配網(wǎng)供電可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。

電弧故障可分為交流電弧故障和直流電弧故障。對于交流電弧故障，當(dāng)線路電壓接近零點時，串聯(lián)電弧趨近熄滅，電弧電流急劇下降，呈現(xiàn)出明顯的“零休”現(xiàn)象。對于直流電弧故障，線路電壓沒有過零點，不利于進行電弧故障檢測。目前，已有基于電弧物理特征的電弧故障檢測方法，這類方法依賴于電弧故障發(fā)生時產(chǎn)生的弧光、弧聲以及電磁輻射等物理信息，檢測準確率較高，但是這類方法只能對線路中某些重要設(shè)備進行檢測，無法將檢測范圍擴大到整條線路。另一類基于線路電流信號時頻域特征的電弧故障檢測方法，可以在線路中任意位置采集線路電流，通過分析線路電流的時域、頻域或時頻域特征實現(xiàn)全線路的電弧故障檢測。但是由于直流電弧故障電流信號的時域、頻域和時頻域特征通常隨電流變化，因此這類方法存在著難以確定閾值的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于歸一化標(biāo)準差和小波熵的直流串聯(lián)電弧故障檢測方法及裝置，可以及時有效地檢測出直流配網(wǎng)中的電弧故障，提升直流配網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種基于歸一化標(biāo)準差和小波熵的直流串聯(lián)電弧故障檢測方法，包括：

采集待測直流線路的電流信號；

對采集到的電流信號進行分幀并加窗；

計算當(dāng)前幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵；

將當(dāng)前幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵與各自的閾值進行比較，若超出閾值范圍則判定為發(fā)生直流串聯(lián)電弧故障，否則更新閾值進行下一幀信號的歸一化標(biāo)準差和小波熵的計算及判斷，直至處理完所有幀信號。

進一步的，采集電流信號的采樣率不低于500kHz。

進一步的，所述對采集到的電流信號進行分幀，包括：

幀長取0.04×N_s，幀移取0.02×N_s，其中N_s為一次電流采樣的采樣數(shù)。

進一步的，選用漢寧窗函數(shù)對每幀信號進行加窗處理。

進一步的，

所述計算當(dāng)前幀信號的歸一化標(biāo)準差，包括：

s(n)＝S(n)ω(n)

其中，σ(n)為當(dāng)前幀信號s(n)的歸一化標(biāo)準差，為當(dāng)前幀信號s(n)的均值，N_f為幀長，s(n)為當(dāng)前幀信號，S(n)為未加窗前的當(dāng)前幀信號；

計算當(dāng)前幀信號的小波熵，包括：

對當(dāng)前幀信號s(n)進行小波包分解，得到小波系數(shù)；

計算每組小波系數(shù)的能量：