一种基于测温防护装置的线路过热故障分析方法及系统与流程

本发明属于输电线路状态监测，尤其涉及一种基于测温防护装置的线路过热故障分析方法及系统。

背景技术：

1、输电线路在长期运行过程中，由于导线接头接触不良、绝缘老化、线路过载等原因，易产生局部过热现象。若不能及时发现和处理，过热可能发展为断线、绝缘击穿等严重故障，甚至引发火灾等安全事故。因此，对输电线路进行过热故障监测具有重要的工程意义。

2、测温防护装置是一种安装在输配电线路上的温度监测设备，通常由温度传感器、电流互感器、数据采集单元和无线通信模块组成，能够实时采集线路表面的温度数据和运行电流数据，并将数据传输至监测主站。然而，现有基于测温防护装置的监测方法主要依赖温度阈值判断，即当线路表面温度超过设定阈值时发出报警。该方法存在明显不足：一方面，固定阈值难以适应不同季节环境温度变化和线路负荷波动，容易产生误报或漏报；另一方面，温度响应相对于电流变化存在热惯性滞后，单纯依赖温度无法实现早期预警。

3、近年来，部分研究尝试结合电流与温度数据进行综合分析，通过计算两者的相关性或建立简单的热路模型来判断线路状态。但这类方法大多局限于单一时间尺度的分析，难以捕捉电热耦合关系的多尺度动态特征。此外，现有方法通常只关注单个异常事件，缺乏对相邻异常事件之间关联性的考量，无法有效区分不同过热故障类型（如接触不良、绝缘老化、过载），也难以评估故障对相邻时段的影响范围。

4、因此，亟需一种能够自适应提取电热耦合多尺度特征、准确辨识过热故障类型并评估其影响范围的线路过热故障分析方法，以提升输电线路状态监测的智能化水平和预警能力。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于测温防护装置的线路过热故障分析方法及系统，旨在解决现有技术中线路过热故障识别不精准、无法区分故障类型及评估影响范围的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于测温防护装置的线路过热故障分析方法，包括：

3、获取测温防护装置在预设监测时段内对待测线路采集的线路表面温度数据序列以及线路运行电流数据序列；

4、根据所述线路运行电流数据序列，采用预设的电热耦合模型确定所述待测线路的理论温度序列，并将所述理论温度序列与所述线路表面温度数据序列进行逐点比对，得到残差温度序列；

5、对所述残差温度序列进行滑动窗口统计分析，识别出至少一个残差持续正向累积的异常波动区间；

6、在所述线路运行电流数据序列中截取与某一异常波动区间对应的电流子序列，并在所述线路表面温度数据序列中截取与所述某一异常波动区间对应的温度子序列，组成所述某一异常波动区间的某一电热响应数据对；

7、确定所述某一电热响应数据对在不同时间尺度下的局部变异系数，得到所述某一电热响应数据对的某一变异系数序列；

8、计算第一电热响应数据对的第一变异系数序列与第二电热响应数据对的第二变异系数序列之间的动态时间规整距离，其中，所述第一电热响应数据对和所述第二电热响应数据对为时间上相邻的两个异常波动区间对应的电热响应数据对；

9、判断所述动态时间规整距离是否大于预设距离阈值；

10、若大于预设距离阈值，则将所述第一电热响应数据对和所述第二电热响应数据对分别定义为第一存疑数据对和第二存疑数据对，并根据预设的第一分析策略对所述第一存疑数据对和所述第二存疑数据对进行过热故障类型辨识，得到目标过热故障类型辨识结果。

11、第二方面，本发明提供一种基于测温防护装置的线路过热故障分析系统，包括：

12、获取模块，配置为获取测温防护装置在预设监测时段内对待测线路采集的线路表面温度数据序列以及线路运行电流数据序列；

13、比对模块，配置为根据所述线路运行电流数据序列，采用预设的电热耦合模型确定所述待测线路的理论温度序列，并将所述理论温度序列与所述线路表面温度数据序列进行逐点比对，得到残差温度序列；

14、分析模块，配置为对所述残差温度序列进行滑动窗口统计分析，识别出至少一个残差持续正向累积的异常波动区间；

15、截取模块，配置为在所述线路运行电流数据序列中截取与某一异常波动区间对应的电流子序列，并在所述线路表面温度数据序列中截取与所述某一异常波动区间对应的温度子序列，组成所述某一异常波动区间的某一电热响应数据对；

16、确定模块，配置为确定所述某一电热响应数据对在不同时间尺度下的局部变异系数，得到所述某一电热响应数据对的某一变异系数序列；

17、计算模块，配置为计算第一电热响应数据对的第一变异系数序列与第二电热响应数据对的第二变异系数序列之间的动态时间规整距离，其中，所述第一电热响应数据对和所述第二电热响应数据对为时间上相邻的两个异常波动区间对应的电热响应数据对；

18、判断模块，配置为判断所述动态时间规整距离是否大于预设距离阈值；

19、辨识模块，配置为若所述动态时间规整距离大于预设距离阈值，则将所述第一电热响应数据对和所述第二电热响应数据对分别定义为第一存疑数据对和第二存疑数据对，并根据预设的第一分析策略对所述第一存疑数据对和所述第二存疑数据对进行过热故障类型辨识，得到目标过热故障类型辨识结果。

20、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于测温防护装置的线路过热故障分析方法的步骤。

21、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于测温防护装置的线路过热故障分析方法的步骤。

22、本技术的基于测温防护装置的线路过热故障分析方法及系统，具有以下有益效果：

23、通过测温防护装置实时采集线路表面温度与运行电流数据，基于电热耦合模型确定理论温度并与实测值比对得到残差温度序列，有效剥离了正常运行工况下的温度变化，大幅降低了环境温度波动和负荷变化对检测结果的干扰，显著提高了过热故障识别的灵敏度和准确性。

24、通过滑动窗口检测残差连续为正的区间，结合正向累积面积和持续时间双重判据识别异常波动区间，克服了单一阈值判断的局限性，有效避免了瞬时噪声引起的误报，提高了异常区间识别的可靠性；

25、通过经验模态分解将电热响应分解为不同时间尺度的振荡分量，提取瞬时幅值比的局部变异系数，构建多模态变异系数序列，从时频域深层挖掘电热耦合关系的动态特征，为相邻区间相似性比较提供了丰富的特征输入；

26、引入动态时间规整距离量化相邻区间波动形态的相似性，为故障类型转变的识别提供了定量判据；通过滑动窗口互相关分析提取多维特征向量，结合支持向量机分类器，能够准确区分接触不良型、绝缘老化型和过载型三类线路过热故障；

27、针对不同故障类型分别采用因果关系检验、单调趋势检验和热惯性分析，精准评估过热故障对相邻非异常区间的影响范围，分别标记热隐患传导时间段、热隐患前兆时间段和热隐患持续影响时间段，形成从异常识别到类型辨识再到影响评估的完整分析链条，为线路运维检修提供直接、明确的决策依据。