基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法及系统

本发明涉及电力测量，具体涉及一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法及系统。

背景技术：

1、随着用电规模的激增，变电站电力线缆传输过程中的安全问题越发严重，触电事故和电气火灾时有发生。剩余电流监测系统的工作原理是通过监测电路中的剩余电流来判断电气设备是否存在漏电现象。当电路中的剩余电流超过设定的阈值时，系统会自动发出警报，提醒使用者及时采取措施，具有响应速度快、准确性高、可靠性强等优点，能够有效地保障电气设备的安全性。

2、但剩余电流是由触电支路电流和对地泄漏电流组成，线路上存在的对地分布电容、绝缘电阻以及负荷投切，均会产生对地泄漏电流，使其易受线缆工作运行环境和负荷变化的影响，以及关键线缆混沟分布的复杂特性会可能扩大异常状态的影响，都对剩余电流的实时监测造成严重干扰。

3、因此针对现有剩余电流监测系统存在的传感器过多、监测参量过多、逻辑性差等缺点，以及线路或设备状态量与状态因果关联不明确导致算法过于复杂，功率消耗大的问题，线缆传输过程中的剩余电流有必要采取更精准的实时监测措施，以降低成本、提高性能和安全性，实现更可靠、高效的交流用电系统。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法及系统，目的是将消防系统检测装置与剩余电流监测相结合，实现现有消防传感器的多方面利用，使得剩余电流的监测适应于线缆传输过程中的不同实际运行状态，并最终实现交流用电系统的可靠实时监测。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法，包括：

4、基于消防系统配置在交流系统线缆沟槽内安装多个温度传感器和烟感传感器；

5、获取所述温度传感器和烟感传感器的报警信号和监测信息参数；

6、基于所述温度传感器和烟感传感器的报警信号确定线缆的实际工况，建立不同工况下的剩余电流计算模型；

7、基于所述温度传感器和烟感传感器的监测信息参数确定有效接地电阻，根据所述有效接地电阻利用所述剩余电流计算模型获取线缆的剩余电流。

8、优选地，所述基于所述温度传感器和烟感传感器的报警信号确定线缆的实际工况，建立不同工况下的剩余电流计算模型，包括：

9、当所述温度传感器和烟感传感器均没有发出报警时，线缆为正常工况，根据正常工作温度下的线缆接地电阻和线缆的工作电压计算线缆的剩余电流；

10、当所述温度传感器发出报警信号时，线缆为过热工况，求解过热条件下的线缆接地电阻并根据线缆的工作电压计算线缆的剩余电流；

11、当所述烟感传感器发出报警信号时，线缆为短路工况，构造短路等效电路计算线缆接地电阻并根据线缆的工作电压计算线缆的剩余电流。

12、优选地，所述基于所述温度传感器和烟感传感器的监测信息参数确定有效接地电阻包括：

13、获取发出报警信号的温度传感器的监测信息参数得到线缆实际工作温度，基于线缆绝缘材料的电阻率与温度之间的关系确定所述线缆实际工作温度下的线缆电阻率，根据所述线缆实际工作温度下的线缆电阻率计算线缆的有效接地电阻阻值；

14、获取发出报警信号的烟感传感器的监测信息参数和安装位置，根据所述监测信息参数和安装位置确定线缆发生短路的位置得到有效线缆长度；

15、根据所述有效接地电阻阻值和所述有效线缆长度确定有效接地电阻。

16、优选地，所述构造短路等效电路具体为：

17、根据所述监测信息参数和安装位置确定线缆发生短路的位置后，在发出报警信号的烟感传感器位置添加对地电阻为0的支路电路并切除线缆短路点至线缆末端的等效电路，得到所述短路等效电路；其中所述有效线缆长度为支路线缆的首端至线缆短路点位置的长度。

18、优选地，在出现过热工况计算线缆的剩余电流时还包括：

19、将出现过热工况的线缆段作为变化支路，将与所述变化支路处于同一电路支路的下游各个线缆段作为受影响支路；

20、分别获取所述变化支路和各个所述受影响支路在所述变化支路发生过热工况前一时刻的电流值和发生过热工况时刻的电流值，并计算同一线缆段两个时刻的电流变化率；

21、基于所述受影响支路与所述变化支路的电流变化率比值、所述受影响支路和所述变化支路之间的距离加权计算每个所述受影响支路的偏离系数；

22、基于所述受影响支路的偏离系数修正根据所述剩余电流计算模型得到的所述受影响支路的剩余电流。

23、优选地，所述方法还包括根据所述受影响支路的电流偏离程度和所述变化支路的剩余电流值确定线缆产生过热工况的原因，具体为：

24、当所述变化支路下游的所有所述受影响支路的所述偏离系数之和大于预设阈值时，对所述变化支路的剩余电流进行经验模态分解；

25、提取经过经验模态分解得到的imf高频分量，比对其中次高频imf分量与最高频imf分量的序列复杂度差异值；

26、若所述复杂度差异值大于等于1，则线缆由于出现直接漏电故障产生过热工况；

27、若所述复杂度差异值小于1，则线缆由于高负载接入产生过热工况。

28、第二方面，本发明提供了一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测系统，包括：

29、传感器配置模块，用于基于消防系统配置在交流系统线缆沟槽内安装多个温度传感器和烟感传感器；

30、数据获取模块，用于获取所述温度传感器和烟感传感器的报警信号和监测信息参数；

31、工况检测模块，用于基于所述温度传感器和烟感传感器的报警信号确定线缆的实际工况，建立不同工况下的剩余电流计算模型；

32、剩余电流计算模块，用于基于所述温度传感器和烟感传感器的监测信息参数确定有效接地电阻，根据所述有效接地电阻利用所述剩余电流计算模型获取线缆的剩余电流。

33、优选地，所述工况检测模块包括支路电流修正单元和工况原因确定单元；

34、其中所述支路电流修正单元用于将出现过热工况的线缆段作为变化支路，将与所述变化支路处于同一电路支路的下游各个线缆段作为受影响支路；根据各个线缆段发生过热工况时刻前后的电流变化率获取偏离系数，基于所述偏离系数修正每个所述受影响支路根据所述剩余电流计算模型得到的剩余电流；

35、所述工况原因确定单元用于根据所述受影响支路的电流偏离程度和所述变化支路的剩余电流值确定线缆产生过热工况的原因。

36、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

37、存储器，用于存储可执行指令；

38、处理器，用于运行所述存储器存储的可执行指令时，实现如前文所述的一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法。

39、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现如前文所述的一种基于变电站消防监测信息的交流剩余电流监测方法。

40、本发明具备如下有益效果：

41、1.本发明通过现有电力系统中的消防监测设备的信号收集与组合利用，考虑交流电力系统线缆分布的复杂性，通过在重点电缆沟内布置分布式、低成本的温度探测器和烟雾探测器，使得这些关键区域的监测更加细致和全面。基于传感器的实时信号反馈构建了消防监测信息与交流剩余电流的关系，分析线缆的实际使用工况，针对不同的运行状态，可以设置不同情况下剩余电流的计算模型，在实际供电场景多变的情况下，可以提升漏电检测的可靠性，降低实时监测成本。

42、2.本发明考虑过热工况下的线缆相互影响作用，分析过热线缆下游其他线缆的受过热线缆的影响程度，对剩余电流计算模型得到的计算结果进行修正，减少上游漏电流的产生对下游其他段的剩余电流计算的影响，提高了电力系统的剩余电流监测的准确性。同时根据对异常剩余电流数据的特征分析，寻找剩余电流的数值变化特性来有效描述不同异常状态下的运行差异，从而实现过热工况产生原因的确定。