一种配电网的异常运行状态智能诊断方法与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种配电网的异常运行状态智能诊断方法。

背景技术：

1、在现代配电网的运行场景中，长距离地下电缆的使用日益增多，并且配电网末端接入了大量的电动汽车充电桩和交直流整流设备等电力电子负载。当发生树枝触碰线路或污秽绝缘子（表面附着污秽物的绝缘子）破损等异常状态时，故障点易产生高压击穿放电，形成高阻抗接地电弧，带来严重安全隐患。

2、现有技术主要通过采集配电网线路的电气信号，提取其中的基波分量幅值，与预设门槛比对进行配电网异常运行状态的诊断。但是现有技术在实际应用中存在以下缺点：首先，长距离地下电缆对地存在显著的固有分布电容，正常的电容充放电过程会产生幅值较高的线性容性充放电电流，加之线路中流经树木或污秽绝缘子的线性欧姆泄漏电流，这些符合线性物理定律的电流成分会直接覆盖由高压击穿引发的微弱非线性物理响应，使得基于幅值检测的常规方法失效，无法识别微弱的高阻抗接地电弧；其次，部分为了规避线性容性充放电电流干扰的改进方案，尝试仅提取非线性电流特征进行诊断，但在现代高度电子化的配电网中，合规的电动汽车充电桩等电力电子负载在正常工作时也会向电网注入非线性电流成分，仅依靠提取到的非线性电流的大小，无法区分合规的充电桩稳态谐波与具有安全风险的高阻抗接地电弧，极易引发虚假跳闸报警，影响诊断的准确性和可靠性。

3、因此，如何对配电网的异常状态进行准确诊断成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种配电网的异常运行状态智能诊断方法，以解决如何对配电网的异常状态进行准确诊断的问题。

2、本发明实施例中提供了一种配电网的异常运行状态智能诊断方法，该方法包括以下步骤：

3、获取配电网在每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流，将截止至当前时刻的预设时段记为当前周期；

4、根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流的变化特征，获取当前周期的等效线性电导和等效分布电容，根据当前周期的等效线性电导和等效分布电容，以及当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流，获取当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流；

5、获取当前周期的上一周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流，根据当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流与当前周期的上一周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流之间的相关性特征，获取当前周期与当前周期的上一周期之间的波形互相关系数，利用所述波形互相关系数，获取当前周期的瞬态热力学混沌指数；

6、根据当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流，获取当前周期的非线性残余电流积分特征值，利用当前周期的非线性残余电流积分特征值和当前周期的瞬态热力学混沌指数，进行配电网异常诊断。

7、优选的，根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流的变化特征，获取当前周期的等效线性电导和等效分布电容，包括：

8、根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流，获取当前周期的等效线性电导；

9、针对当前周期内任一时刻，获取所述任一时刻的瞬态零序电压与所述任一时刻的上一时刻的瞬态零序电压的差值，得到瞬态零序电压差值，获取所述任一时刻与所述任一时刻的上一时刻之间的间隔时间，获取所述瞬态零序电压差值与所述间隔时间的比值，得到所述任一时刻的瞬态零序电压的导数；

10、获取当前周期内每一时刻的瞬态零序电压的导数，根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电流和当前周期内每一时刻的瞬态零序电压的导数，获取当前周期的等效分布电容。

11、优选的，根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流，获取当前周期的等效线性电导，包括：

12、当前周期的等效线性电导的计算公式为：

13、；

14、其中，为当前周期的等效线性电导，为当前周期内第时刻的瞬态零序电流，为当前周期内第时刻的瞬态零序电压，t为当前时刻，t为预设时段。

15、优选的，根据当前周期内每一时刻的瞬态零序电流和当前周期内每一时刻的瞬态零序电压的导数，获取当前周期的等效分布电容，包括：

16、当前周期的等效分布电容的计算公式为：

17、；

18、其中，为当前周期的等效分布电容，为当前周期内第时刻的瞬态零序电流，为当前周期内第时刻的瞬态零序电压，为当前周期内第时刻的瞬态零序电压的导数，t为当前时刻，t为预设时段。

19、优选的，根据当前周期的等效线性电导和等效分布电容，以及当前周期内每一时刻的瞬态零序电压和瞬态零序电流，获取当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流，包括：

20、针对当前周期内任一时刻，获取所述当前周期的等效线性电导与所述任一时刻的瞬态零序电压的乘积，得到所述任一时刻的纯阻性泄露电流；

21、获取当前周期的等效分布电容与所述任一时刻的瞬态零序电压的导数的乘积，得到所述任一时刻的纯容性充放电电流；

22、获取所述任一时刻的瞬态零序电流与所述任一时刻的纯阻性泄露电流的差值，得到第一差值，获取所述第一差值与所述任一时刻的纯容性充放电电流的差值，得到所述任一时刻的瞬态非线性残余电流。

23、优选的，根据当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流与当前周期的上一周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流之间的相关性特征，获取当前周期与当前周期的上一周期之间的波形互相关系数，包括：

24、当前周期与当前周期的上一周期之间的波形互相关系数的计算公式为：

25、；

26、其中，为当前周期与当前周期的上一周期之间的波形互相关系数，为当前周期内第时刻的瞬态非线性残余电流，为当前周期的上一周期内第时刻的瞬态非线性残余电流，t为当前时刻，t为预设时段。

27、优选的，利用所述波形互相关系数，获取当前周期的瞬态热力学混沌指数，包括：

28、获取常数1与所述波形互相关系数的差值，得到当前周期的瞬态热力学混沌指数。

29、优选的，根据当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流，获取当前周期的非线性残余电流积分特征值，包括：

30、基于当前周期，对当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流的平方值进行积分，得到当前周期的非线性残余电流积分特征值。

31、优选的，利用当前周期的非线性残余电流积分特征值和当前周期的瞬态热力学混沌指数，进行配电网异常诊断，包括：

32、若当前周期的非线性残余电流积分特征值大于预设非线性残余电流积分特征值阈值，且当前周期的瞬态热力学混沌指数大于预设瞬态热力学混沌指数阈值，则确认配电网出现高阻抗接地电弧异常现象。

33、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

34、在本发明中，首先获取当前周期的等效线性电导和等效分布电容，进而获取当前周期内每一时刻的瞬态非线性残余电流，有效剔除了幅值较高的线性容性充放电电流和线性欧姆泄漏电流的干扰，孤立出主要由高压电弧相变或非线性负载引发的非线性物理响应，解决了传统基于幅值检测的常规方法被容性充放电电流覆盖的问题；然后获取当前周期与当前周期的上一周期之间的波形互相关系数，利用所述波形互相关系数，获取当前周期的瞬态热力学混沌指数，将微观的波形形态畸变体现为宏观的热力学混沌物理特征，能够准确识别出由等离子体热力学混沌演变引发的非线性电流，从而有效区分合规的充电桩稳态谐波与具有安全风险的高阻抗接地电弧；最后，获取当前周期的非线性残余电流积分特征值，利用当前周期的非线性残余电流积分特征值和当前周期的瞬态热力学混沌指数，构建双重物理边界判定机制，既避免了对所有微小级别的随机波动均进行混沌特征的确诊与判定而增加底层控制器的算力负荷，又防范了量测噪声或环境电磁干扰引发的虚假跳闸报警风险，显著提高了配电网异常运行状态诊断的准确性、安全性与可靠性。