基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器的制作方法

本发明属于断路器控制，涉及基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器。

背景技术：

1、户外一二次融合柱上断路器通常集成电压传感器、电流传感器、保护控制器、通信单元和分合闸操作机构。断路器运行期间，一次侧电磁场、二次端子区传导干扰以及操作机构动作产生的瞬态电磁扰动，可能经不同耦合路径进入电压和电流采样回路，使采集信号出现幅值突变、相位偏移或者高频暂态分量。

2、现有保护装置通常根据电压、电流幅值、序分量或者持续时间是否达到整定条件判断线路故障，难以区分电磁干扰造成的异常响应和真实故障响应。若将电磁干扰误判为故障，可能造成不必要的分闸；若将真实故障误归因为电磁干扰，则可能增加故障漏判和不安全遥控合闸的风险。

3、因此，需要一种在不延迟就地保护动作的条件下，对异常电气响应中的电磁干扰成分和故障成分进行区分，并利用区分结果约束遥控合闸的户外一二次融合柱上断路器。

技术实现思路

1、鉴于此，现提出基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，旨在解决一二次融合断路器难以区分异常电气响应中的电磁干扰成分与故障成分，导致就地保护易误动、遥控合闸安全性差的问题。

2、本发明的第一方面提出基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，包括指纹标定模块、因果归因模块、就地保护模块和遥控合闸校验模块。

3、指纹标定模块，用于通过脉冲激励确定断路器各标定端口至各电气通道的复时频传递关系，形成按照断路器状态和环境工况索引的电磁干扰指纹；

4、因果归因模块，用于获取异常电气响应，并根据所述电磁干扰指纹，估计各标定端口的等效干扰输入，依据所述复时频传递关系形成干扰预测；基于干扰预测和预设故障机理，确定异常电气响应的归因结果；

5、就地保护模块，用于在就地保护判据满足时输出分闸命令，并设置遥控合闸闭锁状态；所述就地保护模块具有高于所述因果归因模块的执行优先级；

6、遥控合闸校验模块，用于在接收到遥控合闸请求后，根据断路器状态、就地保护判据和所述因果归因模块的归因结果进行安全校验，并生成遥控合闸许可。

7、进一步地，所述电磁干扰指纹的构建方法包括：分别在不同断路器状态下设置多个环境工况，并在每一状态工况组合下，分别向一次侧电磁场标定端口、二次端子区标定端口和操作机构标定端口施加脉冲激励；采集各标定端口的脉冲激励时序数据和电气响应时序数据，并采用相同的复小波变换参数处理；根据每一标定端口和每一电气响应通道的对应复小波系数确定复时频传递系数，并将复时频传递系数与对应的断路器状态和环境参数关联，构建电磁干扰指纹。

8、进一步地，所述因果归因模块包括：根据电磁干扰指纹，基于获取的异常电气响应张量，估计等效干扰输入张量，并根据等效干扰输入张量形成端口源贡献张量和干扰预测张量；根据端口源贡献张量划分干扰单元，并分别生成事实预测响应和移除目标干扰单元后的反事实预测响应；根据事实预测响应和反事实预测响应相对于异常电气响应张量的残差能量，确定各干扰单元的因果作用强度；基于因果作用强度和预设故障机理构建故障保真因果超图，并通过故障保真因果超图将异常电气响应张量分解为电磁干扰分量、故障分量和残差分量。

9、进一步地，所述形成端口源贡献张量和干扰预测张量，包括：根据当前断路器状态和环境参数，从电磁干扰指纹中匹配复时频传递系数；按照异常电气响应张量的时间位置和小波尺度，对复时频传递系数进行时频坐标对齐；以各标定端口的输入复小波系数经复时频传递系数映射后的叠加响应与异常电气响应张量之间的差异最小为目标，施加稀疏约束，确定等效干扰输入张量；将等效干扰输入张量分别与对应电气响应通道的复时频传递系数相乘，得到端口源贡献张量；沿端口维叠加端口源贡献张量，得到干扰预测张量。

10、进一步地，所述预设故障机理包括单相接地故障、相间短路故障、三相短路故障、断相故障和过负荷故障，以及与各预设故障机理对应的故障特征模板。

11、进一步地，所述故障保真因果超图包括所述异常电气响应张量中的时频节点、电磁干扰因果超边和故障超边；其中，时频节点对应一个电气响应通道在一个时间位置和一个小波尺度下的复小波系数；电磁干扰因果超边连接一个干扰单元以及位于干扰单元范围内的多个时频节点；故障超边连接一种预设故障机理以及符合对应故障特征模板的多个时频节点。

12、进一步地，所述通过故障保真因果超图将异常电气响应张量分解为电磁干扰分量、故障分量和残差分量，包括：获取每一时频节点连接的各电磁干扰因果超边的因果作用强度和各故障超边的故障关联强度；按照各电磁干扰因果超边在该时频节点处的端口源贡献占比、各故障超边在该时频节点处的故障特征模板重构贡献占比，分配对应因果作用强度和故障关联强度，得到各超边的节点解释强度；根据节点解释强度确定各超边的分解权重，并分别根据各超边的分解权重对对应时频节点进行加权重构，得到电磁干扰分量、故障分量和残差分量。

13、进一步地，所述根据节点解释强度确定各超边的分解权重，包括：当各超边的节点解释强度之和不大于一时，将各节点解释强度确定为对应候选超边的分解权重，并将一与各分解权重之和的差值确定为残差权重；当各超边的节点解释强度之和大于一时，对各节点解释强度进行归一化，得到对应超边的分解权重，并将残差权重确定为零。

14、进一步地，所述故障关联强度的获取方法包括：基于目标故障机理对应的故障特征模板，对异常电气响应张量中的目标时频节点集合进行重构，计算引入故障特征模板前后重构残差能量的减少量；以残差能量减少量占目标时频节点集合对应异常电气响应能量的比例，确定对应故障超边的故障关联强度。

15、进一步地，所述因果归因模块还包括：对故障分量能量、电磁干扰分量能量和残差分量能量分别占异常电气响应张量能量的比例进行阈值判定，确定是否电磁干扰告警；所述就地保护模块还包括：就地保护判据解除后，对故障分量能量比例和残差分量能量比例进行阈值判定，确定是否解除遥控合闸闭锁状态。

16、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过分端口脉冲标定确定不同电磁干扰源进入电压和电流采样回路的复时频传递关系，并通过异常电气响应反向估计运行期间的等效干扰输入，能够使干扰预测结果与当前异常事件相对应。

17、（2）本发明通过保留标定端口来源的端口源贡献张量构造干扰单元，并通过移除目标干扰单元形成反事实预测响应，能够确定各干扰单元对异常响应的实际解释程度。

18、（3）本发明通过故障特征模板和故障保真因果超图对电磁干扰贡献、故障贡献和未被解释的残差进行分离，能够降低将真实故障错误归入电磁干扰的风险。

19、（4）本发明将就地保护动作与因果归因处理相互独立，并利用归因结果约束遥控合闸许可，从而兼顾保护动作实时性和远程控制安全性。

1.基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述电磁干扰指纹的构建方法包括：

3.如权利要求2所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述因果归因模块包括：

4.如权利要求3所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述形成端口源贡献张量和干扰预测张量，包括：

5.如权利要求3所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述预设故障机理包括单相接地故障、相间短路故障、三相短路故障、断相故障和过负荷故障，以及与各预设故障机理对应的故障特征模板。

6.如权利要求3所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述故障保真因果超图包括所述异常电气响应张量中的时频节点、电磁干扰因果超边和故障超边；其中，时频节点对应一个电气响应通道在一个时间位置和一个小波尺度下的复小波系数；电磁干扰因果超边连接一个干扰单元以及位于干扰单元范围内的多个时频节点；故障超边连接一种预设故障机理以及符合对应故障特征模板的多个时频节点。

7.如权利要求6所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述通过故障保真因果超图将异常电气响应张量分解为电磁干扰分量、故障分量和残差分量，包括：

8.如权利要求7所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述根据节点解释强度确定各超边的分解权重，包括：

9.如权利要求7所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述故障关联强度的获取方法包括：

10.如权利要求9所述的基于远程控制的户外一二次融合柱上断路器，其特征在于，所述因果归因模块还包括：对故障分量能量、电磁干扰分量能量和残差分量能量分别占异常电气响应张量能量的比例进行阈值判定，确定是否电磁干扰告警；