一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法技术

本发明专利技术提出了一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，通过采集待检测电路的电流信号并将其每个周期分为2个半周期，利用皮尔逊相关系数算法获得2个半周期电流信号的相关系数，高阻抗故障的非线性和不对称性会改变相关系数，使其成为有效的高阻抗故障检测指标，本发明专利技术利用这一特性结合干扰检测阈值与等待时间对获得待检测电路进行高阻抗故障检测获得检测结果，不需要对谐波分量进行任何变换和计算，可以将高阻抗故障与非线性负载和切换事件区分开来，具有较高灵敏度。具有较高灵敏度。具有较高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法


[0001]本专利技术涉及电力系统保护和控制领域，主要涉及基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法。

技术介绍

[0002]为保障台区供电可靠性，应尽量减少线路阻抗故障引起的运行成本和停电时间，研究有效的保护系统对于满足这些要求至关重要。其中，高阻抗故障检测对于配电网保护非常重要。由于高阻抗故障引起的故障电流较小，不能使传统的过流保护装置产生动作，因此它的检测比较困难。在故障发生后若不及时采取有效措施，未检测到的高阻抗故障会在馈线上持续很长时间，导致功率损失，由此产生的电弧可能引起火灾和触电，对人的生命安全造成威胁。
[0003]CN113629668A《一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法》中公开了“基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法，利用同步相测量和基于智能继电器检测微电网的高阻抗故障：在微电网每条馈线段两端分别安装智能继电器，各馈线的主保护依赖于瞬时差动电流保护。本专利技术建立了新的高阻抗故障探测方法，并验证了该方法用于高阻抗故障保护的有效性。高阻抗故障保护对于微电网保护系统来讲是非常重要的，不仅因为在低压微电网系统故障中高阻抗故障发生比例非常高，也是因为微电网在孤岛运行模式下通常有较低的故障电流，高阻抗故障保护将有效地提高低压供电系统的可靠性”，但所述专利技术需要良好的通信基础设施和同步数据，对检测方法基础设备的要求较高，一旦通信基础设施出现问题，所述高阻抗故障检测方法就无法检测到线路故障，这也导致了高阻抗故障方法的安全性、可恢复性不足的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术所存在的上述问题，本申请提供了一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法。
[0005]本申请的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，具体步骤包括：
[0007]通过AD电流采集设备对待检测电路电流信号进行采样，获得三相各相电流信号样本集；
[0008]将所述三相各相电流信号样本集划分为三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集，利用皮尔逊相关系数算法计算三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集之间的相关系数，并取所述相关系数绝对值中的最小值作为高阻抗故障检测指标；
[0009]根据待检测电路相关设备参数计算干扰检测阈值与等待时间，将干扰检测阈值与等待时间结合待检测电路的高阻抗故障检测指标进行分析获得待检测电路高阻抗故障检
测结果。
[0010]优选的，前半周电流信号样本集为X＝{x1，x2,...,x
n
}，后半周电流信号样本集为Y＝{y1，y2,...,y
n
}。
[0011]优选的，所述利用皮尔逊相关系数算法计算三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集之间的相关系数ρ
X,
具体为：
[0012][0013]式中，cov(X，Y)为前半周电流信号样本集X与后半周电流信号样本集Y之间的协方差，σ
X
为前半周电流信号样本集X的标准差，σ
Y
为后半周电流信号样本集Y的标准差；
[0014]上述公式展开式为：
[0015][0016]式中，为前半周电流信号样本集X与后半周电流信号样本集Y总体误差的期望值；
[0017]根据期望计算公式进一步展开得到：
[0018][0019]式中，分别为样本x(i)的标准分数、样本平均值和样本标准差；分别为样本y(i)的标准分数、样本平均值和样本标准差。
[0020]优选的，获取高阻抗故障检测指标ξ具体数学公式为：
[0021]ξ＝min(|ρ
a
|,|ρ
b
|,|ρ
c
|)；
[0022]式中，|ρ
a
|,|ρ
b
|,|ρ
c
|分别为待检测电路A相、B相及C相的相关系数绝对值。
[0023]优选的，根据待检测电路相关设备参数计算干扰检测阈值ξ
th
与等待时间t
w
具体为：
[0024]ξ
th
＝SF
ξ
×
ξ
normal
；
[0025]t
w
＝SF
t
×
t
w.
；
[0026]式中，ξ
normal
为待检测电路正常工作条件下高阻抗故障检测指数的最小值，t
w.
为ξ＜ξ
th
持续时间的最大值，其中，SF
ξ
和SF
t
为安全系数。
[0027]优选的，将干扰检测阈值与等待时间结合待检测电路的高阻抗故障检测指标进行分析获得待检测电路高阻抗故障检测结果具体为：
[0028]若待检测电路的高阻抗故障检测指标ξ小于干扰检测阈值ξ
th
，且该高阻抗故障检测指标大于干扰检测阈值过程的持续时间t
ξ
大于等待时间t
w
，此时待检测电路发生高阻抗故障；
[0029]具体的数学表达式为：
[0030]ξ＜ξ
th
；
[0031]t
ξ
>t
w
。
[0032]本申请还提供了一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测系统，所述高阻抗检测系统包括数据采集模块、数据处理模块、输出模块，其中：
[0033]所述数据采集模块采集待检测电路三相各相电流信号生成三相各相前半周电流信号数据集与后半周电流信号数据集并传输至数据处理模块；
[0034]所述数据处理模块利用皮尔逊相关系数算法计算三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集之间的相关系数，并取所述相关系数绝对值中的最小值作为高阻抗故障检测指标；根据待检测电路相关设备参数计算干扰检测阈值与等待时间，并将高阻抗故障检测指标、干扰检测阈值与等待时间传输至输出模块；
[0035]所述输出模块将干扰检测阈值与等待时间结合待检测电路的高阻抗故障检测指标进行分析获得待检测电路高阻抗故障检测结果，输出高阻抗故障检测结果。
[0036]优选的，所述高阻抗故障检测系统还包括警示模块，若输出模块输出的高阻抗故障检测结果为待检测电路存在高阻抗故障，则警示模块发出跳闸高阻抗故障告警信号，维修人员根据告警信号进行电路维修。
[0037]本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术实施例所述的一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法。
[0038]本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术实施例所述的一种基于皮尔逊相关系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，其特征在于，具体步骤包括：通过AD电流采集设备对待检测电路电流信号进行采样，获得三相各相电流信号样本集；将所述三相各相电流信号样本集划分为三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集，利用皮尔逊相关系数算法计算三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集之间的相关系数，并取所述相关系数绝对值中的最小值作为高阻抗故障检测指标；根据待检测电路相关设备参数计算干扰检测阈值与等待时间，将干扰检测阈值与等待时间结合待检测电路的高阻抗故障检测指标进行分析获得待检测电路高阻抗故障检测结果。2.根据权利要求1所述的一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，其特征在于，前半周电流信号样本集为X＝{x1，x2,...,x
n
}，后半周电流信号样本集为Y＝{y1，y2,...,y
n
}。3.根据权利要求1所述的一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，其特征在于，所述利用皮尔逊相关系数算法计算三相各相前半周电流信号样本集与后半周电流信号样本集之间的相关系数ρ
x,
具体为：式中，cov(X，Y)为前半周电流信号样本集X与后半周电流信号样本集Y之间的协方差，σ
X
为前半周电流信号样本集X的标准差，σ
Y
为后半周电流信号样本集Y的标准差；上述公式展开式为：式中，为前半周电流信号样本集X与后半周电流信号样本集Y总体误差的期望值；根据期望计算公式进一步展开得到：式中，分别为样本x(i)的标准分数、样本平均值和样本标准差；分别为样本y(i)的标准分数、样本平均值和样本标准差。4.根据权利要求1所述的一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，其特征在于，获取高阻抗故障检测指标ξ具体数学公式为：ξ＝min(|ρ
a
|，|ρ
b
|，|ρ
c
|)；式中，|ρ
a
|，|ρ
b
|，|ρ
c
|分别为待检测电路A相、B相及C相的相关系数绝对值。
5.根据权利要求1所述的一种基于皮尔逊相关系数算法的高阻抗故障检测方法，其特征在于，根据待检测电路相关设备参数计算干扰检测阈值ξ
th
与等待时间t
w
具体为：ξ
th
＝SF
ξ
×
ξ
normal
；t
w
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正信，夏桃芳，李思韬，吕鹏，邵强，王全兴，郑鹭洲，陈可航，张嘉阳，欧阳剑锋，张登灵，彭志锋，朱前龙，陈润欣，林华宝，刘威，
申请(专利权)人：福建网能科技开发有限责任公司国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：