基于供电线路漏电流与湿度关系辨识的供电线路绝缘状态评估的制作方法

本发明属于供电系统电气设备漏电监测领域，提供了基于供电线路漏电流与湿度关系辨识的供电线路绝缘状态评估。

背景技术：

目前农村电网多采用三级漏电保护模式，分别安装在公用变压器、电表箱和客户端，或跳过电表箱的二级漏电保护模式。目前农村家庭电线布置多隐藏在墙内，由于线路质量和施工工艺等因素的影响，线路容易产生漏电流。此外，农村电网输电方式多采用三相四线制，10kv输电线路多采用16mm²或25mm²线径，并部分存在裸线问题。尤其是山区农村电网易受到泥石流，树木折断倾轧等自然灾害影响，输电线路时常发生漏电、短路等故障情况。

由于农村电网地域宽广，用电客户分散，且多为单相用电。因此，发生故障时，受影响的家庭用户数量通常较少，这就导致故障发生后经常未能及时上报，进而导致故障线路不能得到及时处理，使周边居民及动物存在触电的风险。

综上所述，如何及时发现农村地区电网供电线路的绝缘故障成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

因此，本发明需要解决的问题是如何及时发现农村地区电网供电线路的绝缘故障，避免发生触电事故。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于供电线路漏电流与湿度关系辨识的供电线路绝缘状态评估，包括：

s1、利用湿度传感器及漏电流传感器获取目标线路的环境湿度值及漏电流值；

s2、将目标电路的环境湿度值输入漏电流与湿度之间的关联模型，得到漏电流模型预测值；

s3、计算漏电流模型预测值与漏电流值的差值，若差值大于预设阈值则判断目标线路绝缘异常，若差值小于或等于预设阈值则判断目标线路绝缘正常。

优选地，所述漏电流与湿度之间的关联模型的建立方法包括：

采集历史环境湿度值集合与历史漏电流值集合，利用均方最小二乘拟合目标的方法，得到漏电流与湿度之间的拟合方程，建立漏电流与湿度之间的关联模型。

优选地，设漏电流值为yl、环境湿度值为xi，记yl＝f(xi)；

f(xi)＝a1r1(x1)+a2r2(x2)+…+amrm(xm)(1)

r1(x1)至rm(xm)是一组线性无关的函数，aj是待定系数，j＝1,2,3,…,m，m＜n，n是在目标线路的不同地点的测量次数，m是线性无关组中元素个数；

记

为选取a1,a2,…,am，使j(a1,a2,…,am)最小，利用极值的必要条件得到关于a1,a2,…,am的线性方程组

即

记

r表示参数矩阵，α表示待定系数矩阵，y表示漏电流矩阵，此时，方程组(5)可表示为

r^tra＝r^ty(6)

当选取的函数{r1(x),r2(x),…,rm(x)}线性无关时，r列满秩，r^tr可逆，于是方程组(6)有唯一解：

a＝(r^tr)^-1r^ty(7)

得到漏电流与湿度之间的拟合方程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

为解决现有的电力系统供电线路绝缘状态评估的不灵敏和不可靠，本发明首先利用湿度传感器、漏电传感器获取供电设备的环境湿度数据和漏电流数据，通过积累某时间周期的环境湿度和漏电流数据，然后拟合得到环境湿度与漏电流之间的关系曲线，作为该供电线路漏电流与环境湿度之间的关联特性。将新采集得到的湿度与漏电流值，代入历史已得到的拟合方程进行校核，当满足历史拟合特性时，说明线路绝缘状态完好；当不满足历史拟合特性时，判断供电设备绝缘异常，由此实现对供电线路绝缘状态的评估。本发明有效评估了环境对供电线路绝缘产生漏电流的影响程度，为判断供电线路绝缘的真实状态提供了参考依据，能够及时发现农村地区电网供电线路的绝缘故障，避免发生触电事故。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明公开的基于供电线路漏电流与湿度关系辨识的供电线路绝缘状态评估的流程图；

图2为利用湿度传感器及漏电流传感器获取目标线路的环境湿度值及漏电流值的原理图；

图3为利用均方最小二乘拟合目标的方法，得到漏电流与湿度之间的拟合方程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，基于供电线路漏电流与湿度关系辨识的供电线路绝缘状态评估，包括：

s1、利用湿度传感器及漏电流传感器获取目标线路的环境湿度值及漏电流值；

s2、将目标电路的环境湿度值输入漏电流与湿度之间的关联模型，得到漏电流模型预测值；

s3、计算漏电流模型预测值与漏电流值的差值，若差值大于预设阈值则判断目标线路绝缘异常，若差值小于或等于预设阈值则判断目标线路绝缘正常。

附图2所示的三相供电线路的环境湿度与漏电流测量原理图中，其关键部件是漏电流传感器，它由铁芯和绕在铁芯上二次线圈组成检测元件，电源相线和中性线穿过环形铁心构成了互感器的一次线圈n1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈n2，正常情况下，通过漏电流传感器一次线圈电流的相量和为零，二次侧感应电流也为零；当用电设备绝缘损坏发生漏电时，如果人接触带电部分，人体通过大地形成回路，漏电流传感器一次线圈流过电流的向量和不等于零(电气回路有不平衡电流流过)。

本发明中，可由湿度传感器测得的实际环境湿度值为w(％)，由漏电流传感器测得的漏电流值为i0(μa)。

此时环境湿度w(％)对应的漏电流模型预测值为i0'(μa)，计算漏电流模型预测值与漏电流值的差值预设阈值为若i0(μa)＞i0'(μa)且则目标线路绝缘异常。

具体实施时，所述漏电流与湿度之间的关联模型的建立方法包括：

采集历史环境湿度值集合与历史漏电流值集合，利用均方最小二乘拟合目标的方法，得到漏电流与湿度之间的拟合方程，建立漏电流与湿度之间的关联模型。

如图3所示，具体实施时，设漏电流值为yl、环境湿度值为xi，记yl＝f(xi)；

f(xi)＝a1r1(x1)+a2r2(x2)+…+amrm(xm)(1)

r1(x1)至rm(xm)是一组线性无关的函数，aj是待定系数，j＝1,2,3,…,m，m＜n，n是在目标线路的不同地点的测量次数，m是线性无关组中元素个数；

记

为选取a1,a2,…,am，使j(a1,a2,…,am)最小，利用极值的必要条件得到关于a¹,a2,…,am的线性方程组

即

记

r表示参数矩阵，α表示待定系数矩阵，y表示漏电流矩阵，此时，方程组(5)可表示为

r^tra＝r^ty(6)

当选取的函数{r1(x),r2(x),…,rm(x)}线性无关时，r列满秩，r^tr可逆，于是方程组(6)有唯一解：

a＝(r^tr)^-1r^ty(7)

得到漏电流与湿度之间的拟合方程。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。