一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法和装置，该方法根据预先建立的配电网电缆线路等值电路模型，获取配电网电缆线路首末端三相电压、电流、有功功率和无功功率的采集值；根据采集的电压、电流、有功功率和无功功率采集值计算T时间段时间间隔Ti内的电缆线路泄漏电流值和泄漏电流平均值；根据泄漏电流值确定泄漏电流预测值；根据泄漏电流历史数据和预测数据，以及绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态。本发明专利技术提供的技术方案有效的实现了配电网泄漏电流的实时监测与预测，可准确预警配电缆线路绝缘老化风险，为电网运行人员进行电缆线路的运行维护提供了技术支撑。

Identification method and device for insulation aging risk of distribution network cable line

The invention provides a method and device for identifying the insulation aging risk of the cable line in a distribution network. The method is based on the pre established equivalent circuit model of the distribution network cable line to obtain the collection value of the three-phase voltage, current, active power and reactive power at the first end of the distribution network. The value of the leakage current and the average leakage current in the T time interval Ti are calculated by the active and reactive power acquisition values. According to the leakage current value, the leakage current prediction value is determined. According to the historical data and prediction data of the leakage current and the identification criteria of the insulation aging risk, the cable line is judged at the present time. It is not in the state of insulation aging. The technical scheme provided by the invention effectively realizes the real-time monitoring and prediction of the leakage current of the distribution network, and can accurately predict the insulation aging risk of the cable line, and provide the technical support for the operation and maintenance of the cable lines for the power grid operators.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法和装置
本专利技术属于电力系统及其自动化领域，具体讲涉及一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法和装置。
技术介绍
目前，我国正处于配电网快速发展时期，随着配电网规模的增大，用户用电负荷水平快速增长，对电网可靠性的要求也日益增强。随着电力负荷的不断增加，电力电缆运行环境也越来越复杂，且由于电缆布置于地下和竖井中，其潜在的缺陷和老化不易被发现，随着运行时间的增加，因电缆过热引起载流量降低、绝缘老化加速、绝缘等级降低，或因短路导致停电故障甚至引发火灾，严重的蔓延至其它设备，致使配电网大面积长时停电，甚至造成人身事故。因此，为确保配电网电缆系统的安全运行，减少配电线路电缆故障的发生，提高线路运行的安全可靠性需要及时准确掌握电缆的绝缘老化水平，并对电力电缆的绝缘老化风险进行预警，及时消除电缆线路存在的隐患。目前的绝缘老化监测方法主要有直流分量法、直流电压叠加法、局部放电法等：直流分量法易受地中杂散电流的影响，使得绝缘监测不准确；直流电压叠加法需要加装额外的直流电压发生装置，同时由于受杂散电流的影响，测量误差较大；局部放电法，虽然是目前电缆绝缘监测中最常用的方法，但由于实际监测中干扰较大，在线监测局部放电也比较困难，这些方法在实际应用中均有一定的不足之处。为提高电缆线路绝缘老化的高精度检测，保障配电网的安全运行，需要提供一种电缆线路绝缘老化风险的辨识方法。
技术实现思路
为满足现有配电网安全运行的需要，本专利技术提供一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法。本专利技术提供的配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法，其改进之处在于，所述方法包括：(1)根据预先建立的电缆线路等值电路模型，采集配电网T时间段内的n个时间间隔(T1，T2，…，Tn)的n×m组电缆线路首末端A、B、C三相线路的电压、电流、有功功率和无功功率的采集值；(2)根据采集的电压、电流、有功功率和无功功率值计算T时间段的时间间隔Ti内的电缆线路泄漏电流值Ii；(3)根据所述泄漏电流值Ii计算电缆线路在时间段T内获取的n个泄漏电流值的平均值(4)根据历史连续k个时间段T的泄漏电流值组成的泄漏电流值，确定泄漏电流预测值；(5)根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，以及预先设置的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态。优选的，所述电缆线路泄漏电流值Ii的计算包括：在电力系统中，按下式计算理想的泄漏电流值其中，为理想的线路首端电流量测向量值；为理想的线路末端电流量测向量值；为量测误差向量值；基于线路π型等效电路模型，第i组α轴的泄漏电流分量和第i组β轴的泄漏电流分量的计算公式为：式中，gc为线路对地电导，yc为线路对地电纳；其中，为第i组首端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组末端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组首端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；第i组末端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；P1i为第i组首端有功功率数据，为第i组首端无功功率数据；P2i为第i组末端有功功率数据，为第i组末端无功功率数据；为第i组末端电压数据的相位；R为线路电阻，X为线路电抗；为第i组首端电流数据的相位；为第i组末端电流数据的相位；引入残差最小二乘估计法，以泄漏电流实部与虚部为变量，在残差平方和最小时获取泄漏电流变量如下式所示：式中，为第i组首端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组末端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为泄漏电流在直角坐标系中α轴的分量准确值；为第i组首端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；第i组末端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；为泄漏电流在直角坐标系中β轴的分量准确值；按下式计算泄漏电流值Ii：优选的，所述泄漏电流值的平均值的计算包括：按下式计算泄漏电流的平均值或，按下式计算泄漏电流平均值或，按下式计算泄漏电流平均值或，按下式计算泄漏电流平均值其中，I1，I2，…，In：为T时段内采集的n个泄漏电流值。优选的，所述根据历史连续k个时间段T的泄漏电流值组成的泄漏电流值，确定泄漏电流预测值包括下述步骤：设历史时段T内计算得到的n个泄漏电流值组成的泄漏电流值序列：I(0)＝(I(0)(1),I(0)(2),…,I(0)(n))，其中，I(0)(n)：计算得到的泄漏电流值；所述泄漏电流预测值序列I(1)的参数I(1)(k)按下式计算：其中，I(0)(m)：泄漏电流值序列中的参数，m∈{1,2，…，k；k∈{1,2,…,n}；设辅助运算序列Z(1)＝(z(1)(2),z(1)(3),…,z(1)(n))，辅助运算参数a和b，则I(0)(k)+az(1)(k)＝b；z(1)(k)＝0.5I(1)(k)+0.5I(1)(k-1)；将k＝2,3,…n代入I(0)(k)+az(1)(k)＝b，得如下所示的矩阵方程组：令Yn＝[I(0)(2),I(0)(3),…,I(0)(n-1),I(0)(n)]T；用最小二乘法求解灰参数θ，其中θ＝[a,b]T，θ＝(BTB)-1BTYn；将计算得辅助参数a,b代入I(0)(k)+az(1)(k)＝b，得到下式所示的泄漏电流灰色预测模型：其中，I(0)(k)：泄漏电流值序列中的参数；用生成预测值优选的，所述根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，以及预先设置的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态，包括：根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，分析历史时段T内泄漏电流大小及变化规律，并预测未来时段T内的泄漏电流大小及变化规律，根据绝缘老化风险辨识规则库提供的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态。优选的，所述绝缘老化风险辨识判据包括：按时间顺序取历史时段内的连续m个泄漏电流值和预测得到的连续l个泄漏电流预测值，用最小二乘法将每连续i个数据点拟合为斜率为h的直线，拟合得到的f条直线的斜率为h1，h2，…，hf，则：判据(1)：若m个泄漏电流计算值和l个泄漏电流预测值的最大值小于预先设定的泄漏电流阈值Ilimit，则认为电缆线路处于正常运行状态；判据(2)：若m个泄漏电流计算值和l个泄漏电流预测值的最小值大于预先设定的电流阈值Ilimit，斜率h1，h2，…，hf均小于预先设定好的斜率阈值Hlimit，且泄漏电流持续增大的时间小于预先设定好的泄漏电流允许的持续增大的时间Tlimit，则认为电缆线路处于正常运行状态；判据(3)：若m个泄漏电流计算值和l个泄漏电流预测值的最小值大于预先设定的电流阈值Ilimit，斜率h1，h2，…，hf均小于预先设定好的斜率阈值Hlimit，且泄漏电流持续增大的时间大于预先设定好的泄漏电流允许的持续增大的时间Tlimit，则认为电缆线路存在绝缘老化现象，未达绝缘老化风险状态；判据(4)：若m个泄漏电流计算值和l个泄漏电流预测值的最大值大于预先设定的泄漏电流阈值Ilimit，斜率h1，h2，…，hf中至少有f-1条拟合线的斜率大于预先设定好的斜率阈值Hlimit，且泄漏电流持续增大的时间小于预先设定好的泄漏电流允许的持续增大的时间Tlimit，则认为电缆线路存在绝缘老化现象，未达绝缘老化风险状态；判据(5)：若m个泄漏电流计算值和l个泄漏电流预测值的最小值大于预先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法，其特征在于，所述方法包括：(1)根据预先建立的电缆线路等值电路模型，采集配电网T时间段内的n个时间间隔(T1，T2，…，Tn)的n×m组电缆线路首末端A、B、C三相线路的电压、电流、有功功率和无功功率值；(2)根据采集的电压、电流、有功功率和无功功率值计算T时间段的时间间隔Ti内的电缆线路泄漏电流值Ii；(3)根据所述泄漏电流值Ii计算电缆线路在时间段T内获取的n个泄漏电流值的平均值

【技术特征摘要】
1.一种配电网电缆线路绝缘老化风险的辨识方法，其特征在于，所述方法包括：(1)根据预先建立的电缆线路等值电路模型，采集配电网T时间段内的n个时间间隔(T1，T2，…，Tn)的n×m组电缆线路首末端A、B、C三相线路的电压、电流、有功功率和无功功率值；(2)根据采集的电压、电流、有功功率和无功功率值计算T时间段的时间间隔Ti内的电缆线路泄漏电流值Ii；(3)根据所述泄漏电流值Ii计算电缆线路在时间段T内获取的n个泄漏电流值的平均值(4)根据历史连续k个时间段T的泄漏电流值组成的泄漏电流值，确定泄漏电流预测值；(5)根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，以及预先设置的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆线路泄漏电流值Ii的计算包括：在电力系统中，按下式计算理想的泄漏电流值其中，为理想的线路首端电流量测向量值；为理想的线路末端电流量测向量值；为量测误差向量值；基于线路π型等效电路模型，第i组α轴的泄漏电流分量和第i组β轴的泄漏电流分量的计算公式为：式中，gc为线路对地电导，yc为线路对地电纳；其中，为第i组首端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组末端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组首端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；第i组末端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；P1i为第i组首端有功功率数据，为第i组首端无功功率数据；P2i为第i组末端有功功率数据，为第i组末端无功功率数据；为第i组末端电压数据的相位；R为线路电阻，X为线路电抗；第i组首端电流数据的相位；表示第i组末端电流数据的相位；引入残差最小二乘估计法，以泄漏电流实部与虚部为变量，在残差平方和最小时获取泄漏电流变量如下式所示：式中，为第i组首端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为第i组末端电流数据在直角坐标系中α轴的分量；为泄漏电流在直角坐标系中α轴的分量准确值；为第i组首端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；第i组末端电流数据在直角坐标系中β轴的分量；为泄漏电流在直角坐标系中β轴的分量准确值；按下式计算泄漏电流值Ii：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泄漏电流值的平均值的计算包括：按下式计算泄漏电流的平均值或，按下式计算泄漏电流平均值或，按下式计算泄漏电流平均值或，按下式计算泄漏电流平均值其中，I1，I2，…，In：为T时段内采集的n个泄漏电流值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据历史连续k个时间段T的泄漏电流值组成的泄漏电流值，确定泄漏电流预测值包括下述步骤：设历史时段T内计算得到的n个泄漏电流值组成的泄漏电流值序列：I(0)＝(I(0)(1),I(0)(2),…,I(0)(n))，其中，I(0)(n)：计算得到的泄漏电流值；所述泄漏电流预测值序列I(1)的参数I(1)(k)按下式计算：其中，I(0)(m)：泄漏电流值序列中的参数，m∈{1,2，…，k}；k∈{1,2,…,n}；设辅助运算序列Z(1)＝(z(1)(2),z(1)(3),…,z(1)(n))，辅助运算参数a和b，则I(0)(k)+az(1)(k)＝b；z(1)(k)＝0.5I(1)(k)+0.5I(1)(k-1)；将k＝2,3,…n代入I(0)(k)+az(1)(k)＝b，得如下所示的矩阵方程组：令Yn＝[I(0)(2),I(0)(3),…,I(0)(n-1),I(0)(n)]T；用最小二乘法求解灰参数θ，其中θ＝[a，b]T，θ＝(BTB)-1BTYn；将计算得辅助参数a,b代入I(0)(k)+az(1)(k)＝b，得到下式所示的泄漏电流灰色预测模型：其中，I(0)(k)：泄漏电流值序列中的参数；用生成预测值5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，以及预先设置的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态，包括：根据计算得到的泄漏电流值和泄漏电流预测值，分析历史时段T内泄漏电流大小及变化规律，并预测未来时段T内的泄漏电流大小及变化规律，根据绝缘老化风险辨识规则库提供的绝缘老化风险辨识判据，判断当前时刻电缆线路是否处于绝缘老化风险状态。6.如权利要求1或5任一所述的方法，其特征在于，所述绝缘老化风险辨识判据包括：按时间顺序取历史时段内的连续m个泄漏电流值和预测得到的连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，宋晓辉，盛万兴，高菲，李建芳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11