[发明专利]一种基于多变量状态估计的高压隧道电缆过热预警方法

说明书

本发明涉及一种基于多变量状态估计的高压隧道电缆过热预警方法，包括：采集正常历史数据，进行数据预处理；进行数据标准化；构建记忆矩阵D；输入当前运行数据，形成观测向量；预估估计向量；计算残差和置信区间并预警。本发明可以在不额外增加监测设备的前提下，实现高压隧道电缆过热预警的目的；本发明实现了在潜在故障点影响系统运行之前就触发报警，提醒运维检修人员进行维修，避免出现事故，提高了高压电缆输电系统的运行安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及高压电缆过热预警技术领域，尤其是一种基于多变量状态估计的高压隧道电缆过热预警方法。

背景技术

高压电缆相较于架空输电线路具有供电可靠性高、占地面积小、受外界干扰小等优点，在电力输电系统中得到了广泛的应用。高压电缆由于机械损伤、过载运行、电缆接头故障等原因导致电缆出现潜在故障点，这些故障点通常出现在绝缘层或金属护套层，检修人员难以发现。此外，目前没有既定的监测指标来确定故障点的运行状态，使得检修人员缺乏参考标准。高压电缆潜在故障点的出现会导致运行电流异常，从而热效应加剧，如果未及时维修，故障点及其周围的导体和绝缘长期运行在过热状态，容易导致绝缘老化和导体受损，进而热效应更加明显，如此循环往复，最终导致电缆故障，从而致使周围电缆或连接的高压设备受影响，扩大了事故范围。

基于红外测温、热电式测温和分布式光纤测温原理的高压电缆在线监测系统已得到广泛应用，此系统可以实时监测电缆上各点的温度，若温度超过给定的阈值便会触发报警，告知检修人员。但目前的在线监测系统的功能仅在温度超过某阈值时才能触发报警，即此时潜在故障点已出现，无法在故障点出现之前就能及时地制止其发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够超前估计故障点的出现并触发报警告知运维检修人员，避免由于潜在故障点的出现导致的绝缘老化和导体受损等伤害，有利于延长电缆寿命，减少故障发生率，提高高压电缆输电系统的运行安全性和经济性的基于多变量状态估计的高压隧道电缆过热预警方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于多变量状态估计的高压隧道电缆过热预警方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)采集正常历史数据，进行数据预处理；

(2)进行数据标准化；

(3)构建记忆矩阵D；

(4)输入当前运行数据，形成观测向量；

(5)预估估计向量；

(6)计算残差和置信区间并预警。

所述步骤(1)具体是指：获得通过高压电缆在线监测系统监测和存储的数据，对数据进行筛选：若数据在既定的正常范围内波动，则运行状态正常，提取为正常历史数据，若超出正常范围，则剔除该数据；将经过筛选后的历史数据构成历史观测向量集合M；

列向量表示高压电缆在某一正常运行时刻下的状态，则在某一时刻i处的列向量为：

X(i)＝[x₁ x₂ … x_n]^T

对高压电缆m个正常状态值的正常运行数据进行采集后，构成的历史观测向量集合M表示为：

其中，n表示高压电缆有n个相关测点参数；m表示高压电缆某一个测点参数有m个正常状态值。

所述步骤(2)具体是指：

采用z-score方法对运行数据标准化：

其中，μ为总体数据的均值；δ为总体数据的标准差；x为个体的观测值。