《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》是浙江群力電氣有限公司、國家電網公司、國網浙江杭州市餘杭區供電公司、國網浙江省電力公司杭州供電公司、國網浙江省電力公司於2014年8月6日申請的發明專利，該專利申請號為2014103834293，公布號為CN104122487A，公布日為2014年10月29日，發明人是劉理峰、張靜、李題印、留毅、姚海燕、徐超、屠永偉。
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》所述方法包括：對三相電流信號進行單相過電流檢測；在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因，從而識別電纜早期故障。
2021年6月24日，《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種電纜過電流原因辨識方法及裝置
- 申請人：浙江群力電氣有限公司、國家電網公司、國網浙江杭州市餘杭區供電公司、國網浙江省電力公司杭州供電公司、國網浙江省電力公司
- 發明人：劉理峰、張靜、李題印、留毅、姚海燕、徐超、屠永偉
- 申請號：2014103834293
- 申請日：2014年8月6日
- 公布號：CN104122487A
- 公布日：2014年10月29日
- 地址：浙江省杭州市餘杭區星橋街道星橋北路165號
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：王寶筠
- Int. Cl.：G01R31/08、G01R19/165
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
截至2014年8月，隨著城市化建設的不斷推進，城市配電網日益趨向於採用電力電纜進行電力傳輸。由於電力電纜一般埋設於土壤中或敷設於室內、溝道、隧道中，線間絕緣距離小，不用桿塔占地少且基本不占地面上空間，其受到電擊的可能性小，受氣候條件和周圍環境影響小，傳輸性能穩定且可靠性高，供電更可靠、更安全。但是電力電纜發生的閃絡、局放等情況可能會導致電力電纜永久性故障，且該故障查找困難。
電力電纜的早期故障通常是由於絕緣層內部老化而逐漸惡化導致，一般表現為持續時長為0.5~5個周波的短時單相過電流。如果早期故障不能夠及時、有效的得到檢測和識別並加以修復或更換，將會發展成為永久性故障。因此對電力電纜的早期故障提前預警，就能夠積極有效地減少發生嚴重故障的情況，對於減少因電力電纜發生故障而導致的停電損失，提高電網的安全運行的能力，延長電網線路的運行壽命，都具有十分重要的實際意義。
2014年8月前，電力電纜的早期故障的檢測方法主要是通過檢測電纜是否存在短時過電流，但是該方法雖然能夠檢測到短時單相過電流信號，但是並不能以上述方法檢測到的結果來準確地表明檢測到了電纜的早期故障，因為引起單相短時過電流的原因比較多，例如變壓器和電容器的投運、負荷投入以及電動機的起動等原因。因此利用上述方法並不能夠確定引起短時單相過電流信號的具體原因。對電纜早期故障的檢測主要集中檢測到短時單相過電流信號的檢測，而沒有進一步辨識該過電流是否由電纜的早期故障引起。
發明內容
專利目的
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》的目的是提供一種電纜過電流原因辨識方法，該方法能夠完成對引起電纜當前單相過電流的原因的辨識；該發明的另一目的是提供一種電纜過電流原因辨識的裝置。
技術方案
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例提供如下技術方案：
一種電纜過電流原因辨識方法，包括：
（1）對三相電流信號進行單相過電流檢測；
（2）在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；
（3）計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；
（4）結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；
（5）找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。
其中，所述三相電流信號進行單相過電流檢測方法具體為：對電纜三相電流信號進行小波變換，計算各相電流小波變換模極大值，檢測是否僅有一相電流的小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，則確定該相存在短時過電流。
其中，所述確定過電流的三相電流的指標特徵向量樣本的方法具體為：對電纜三相電流信號選用db4小波進行小波變換，並進行5層分解，得到5層高頻細節係數和1層低頻近似係數及各層細節係數能量值之和，電流相電流有效值和電流持續時間，並將這九個指標作為指標特徵向量樣本。
其中，所述各層細節係數能量值之和的計算公式為：
；其中，Ed為各層細節係數能量值之和，dj為第j層的細節係數。
其中，所述關聯度的計算公式為：
，其中
為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的關聯度，
為第l個指標的權重係數，
為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的第l個指標的關聯繫數，s為指標個數。
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例還提供一種電纜過電流原因辨識裝置，包括：
三相電流處理單元，用於對三相電流信號進行單相過電流檢測；指標特徵向量樣本確定單元，用於在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；第一計算單元，用於計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；第二計算單元，用於結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；判別單元，用於找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。其中，所述三相電流處理單元包括：小波變換器和判別器，小波變換器，用於對電纜三相電流信號進行小波變換，計算各相電流小波變換模極大值；判別器，用於檢測是否僅有一相電流的小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，則確定該相存在短時過電流。
其中，所述指標特徵向量樣本確定單元包括：係數確定子單元，用於對電纜三相電流信號選用db4小波進行小波變換，並進行5層分解，得到5層高頻細節係數和1層低頻近似係數及各層細節係數能量值之和，電流相電流有效值和電流持續時間，並將這九個指標作為指標特徵向量樣本。
其中，所述係數確定子單元包括：能量值計運算元單元，用於根據公式計算各層細節係數能量值之和；其中，Ed為各層細節係數能量值之和，dj為第j層的細節係數。
其中，所述第二計算單元包括：第二計算執行子單元，用於根據公式計算關聯度；其中為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本關聯度，為第l個指標的權重係數，為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的第l個指標的關聯繫數，s為指標個數。
改善效果
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例所提供的電纜過電流原因辨識方法，對三相電流信號進行單相過電流檢測；在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。從而確定出引起當前電纜單相過電流的具體原因，也可以確定哪些電纜單相過電流是由於早期故障所引起的。因此能夠準確的辨別電纜早期故障，從而就可以採取措施進行修復和更換，就能夠積極有效地減少發生嚴重故障的情況，對於減少因電力電纜發生故障而導致的停電損失，提高電網的安全運行的能力，延長電網線路的運行壽命，都具有十分重要的實際意義。
附圖說明
圖1為《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例提供的電纜過電流原因辨識方法的流程圖；
圖2為該發明實施例提供的對三相電流信號進行單相過電流檢測的方法流程圖；
圖3為該發明實施例提供的電纜過電流原因辨識裝置的結構框圖；
圖4為該發明實施例提供的三相電流處理單元的結構框圖；
圖5為該發明實施例提供的指標特徵向量樣本確定單元的結構框圖；
圖6為該發明實施例提供的係數確定子單元的結構框圖；
圖7為該發明實施例提供的第一計算單元的結構框圖；
圖8為該發明實施例提供的第二計算單元的結構框圖；
圖9為該發明實施例提供的判別單元的結構框圖。
技術領域
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》涉及電氣系統領域，特別是涉及一種電纜過電流原因辨識方法及裝置。
權利要求
1.一種電纜過電流原因辨識方法，其特徵在於，該方法包括：（1）對三相電流信號進行單相過電流檢測；（2）在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；（3）計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；（4）結合預定指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；（5）找到與關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因；其中，所述步驟（2）中確定過電流的三相電流的指標特徵向量樣本的方法具體為：對電纜三相電流信號選用db4小波進行小波變換，並進行5層分解，得到5層高頻細節係數和1層低頻近似係數及各層細節係數能量值之和，電流相電流有效值和電流持續時間，並將這九個指標作為指標特徵向量樣本。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟1）中對三相電流信號進行單相過電流檢測方法具體為：對電纜三相電流信號進行小波變換，計算各相電流小波變換模極大值，檢測是否僅有一相電流的小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，則確定該相存在短時過電流。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述各層細節係數能量值之和的計算公式為：；其中，Ed為各層細節係數能量值之和，dj為第j層的細節係數，n為小波函式的離散化程度，n∈Z，N為小波函式的離散化程度的個數。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟4）中關聯度的計算公式為：；其中為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的關聯度，為第l個指標的權重係數，為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的第l個指標的關聯繫數，s為指標個數。
5.一種電纜過電流原因辨識裝置，其特徵在於，包括：三相電流處理單元，用於對三相電流信號進行單相過電流檢測；指標特徵向量樣本確定單元，用於在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；第一計算單元，用於計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；第二計算單元，用於結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；判別單元，用於找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因；其中，所述指標特徵向量樣本確定單元包括：係數確定子單元，用於對電纜三相電流信號選用db4小波進行小波變換，並進行5層分解，得到5層高頻細節係數和1層低頻近似係數及各層細節係數能量值之和，電流相電流有效值和電流持續時間，並將這九個指標作為指標特徵向量樣本。
6.如權利要求5所述的電纜過電流原因辨識裝置，其特徵在於，所述三相電流處理單元包括：小波變換器和判別器，其中，小波變換器，用於對電纜三相電流信號進行小波變換，計算各相電流小波變換模極大值；判別器，用於檢測是否僅有一相電流的小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，則確定該相存在短時過電流。
7.如權利要求5所述的電纜過電流原因辨識裝置，其特徵在於，所述係數確定子單元包括：能量值計運算元單元，用於根據公式計算各層細節係數能量值之和；其中，Ed為各層細節係數能量值之和，dj為第j層的細節係數，n為小波函式的離散化程度，n∈Z，N為小波函式的離散化程度的個數。
8.如權利要求5所述的電纜過電流原因辨識裝置，其特徵在於，所述第二計算單元包括：第二計算執行子單元，用於根據公式計算關聯度；其中為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本關聯度，為第l個指標的權重係數，為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的第l個指標的關聯繫數，s為指標個數。
實施方式
參考圖1，圖1為《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例提供的電纜過電流原因辨識方法的流程圖，該方法可以包括：
步驟s100、對三相電流信號進行單相過電流檢測；對電纜三相電流信號進行採樣，對一個採樣視窗的三相電流信號分別進行變換，判斷是否存在且僅有一相存在單相過電流，若存在則進入下一步，若不存在或者大於一相存在過電流則對在一個採樣視窗的三相電流信號分別進行變換。
步驟s110、在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；在檢測到三相電流信號存在單相過電流時，記錄、計算變換過程中得到的所需要的各指標特徵值，按照與指標向量參考樣本各指標的順序形成過電流相電流信號的指標特徵向量樣本。
步驟s120、計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；其中，指標向量參考樣本是根據大量實測數據或經驗數據形成的當電纜發生早期故障、變壓器投運、電容器投運、負荷投入及電動機起動時等原因形成單相過電流時的各項指標參考數值，各項指標參考數值形成對應的指標向量參考樣本。計算指標特徵向量樣本與每一個原因形成的預定的各指標向量參考樣本的關聯繫數。當然在這裡一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因。
步驟s130、結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；其中，預定指標權重向量樣本是根據專家對大量實測數據或經驗數據的分析進行專家打分，得到的各個指標在引起電纜單相過電流原因中所占的權重，從而形成的指標權重向量樣本。計算得到關聯繫數與預定指標權重向量樣本的關聯度。
步驟s140、找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。對得到的關聯度數值，找到數值最大的一個，對應的找到關聯繫數，在看次關聯繫數是由指標特徵向量樣本於哪個指標向量參考樣本計算得到，每個指標向量參考樣本都會對應有一個形成電纜單相過電流的原因，這樣就找到了引起當前電纜單相過電流的原因。
《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》實施例所提供的電纜過電流原因辨識方法，對三相電流信號進行單相過電流檢測；在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。從而確定出引起當前電纜單相過電流的具體原因，也可以確定哪些電纜單相過電流是由於早期故障所引起的。因此能夠準確的辨別電纜早期故障，從而就可以採取措施進行修復和更換，就能夠積極有效地減少發生嚴重故障的情況，對於減少因電力電纜發生故障而導致的停電損失，提高電網的安全運行的能力，延長電網線路的運行壽命，都具有十分重要的實際意義。
可選的，圖2給出了該發明實施例提供的對三相電流信號進行單相過電流檢測的方法流程圖，參照圖2，該對三相電流信號進行單相過電流檢測的方法可以包括：
步驟s200、對電纜三相電流信號進行小波變換；可選的，對電纜三相電流信號進行小波變換可以利用db4小波，分解5層的方法進行小波變換，選用db4小波5層分解對每一採樣視窗的三相電流信號分別進行小波變換。
步驟s210、計算各相電流小波變換模極大值；可選的，在定義信號的小波變換模極大值時，小波變換是採用具有濾波意義的卷積形式。若在尺度為a0時，電流信號i（t）的卷積形小波變換為
。
如果在t0的領域內滿足條件：
，則稱
為i（t）在尺度a0時在t0附近的小波變換局部模極大值。
若
在t0上有一過極大值，則稱（a0，t0）為電流信號i（t）的小波變換模極大值點。
步驟s220、檢測各相電流小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，執行步驟S230，若否，執行步驟S260；可選的，由於將三相電流信號分別用db4小波5層分解進行小波變換，檢測各相是否存在過電流。電纜早期故障一般為單相接地故障，且引起的過電流一般僅持續0.5~5個周波，因此需要在檢測到某相第一次電流信號突變的0.5~5個周波內檢測是否發生第二次突變。
可選的，突變的計算為：設函式θ（t）滿足小波函式的基本性質，即：
且θ（t）為具有低通平滑的濾波函式。若θ（t）二階可導，一階導數和二階導數分別為ζ（t）和η（t），由傅立葉變換的微分性質可知ζ（x）和η（x）仍然滿足容許條件，即可以作為小波母函式。對i（t）分別用ζ（t）和η（t）進行小波變換，得：
由式（3）和（4）可知WTiζ（a，t）可以等效為i（t）通過與θa（t）卷積小波變換後，再求一階導數得到的，而WTiη（a，t）是i（t）通過與θa（t）卷積小波變換後，再求二階導數得到的。電流信號在時域的突變點對應於小波變換後WTiζ（a，t）的極大值點，而根據導數的性質可知WTiζ（a，t）取得極大值的點與WTiη（a，t）的過零點相對應。因此可以用WTiη（a，t）的極大值點和WTiη（a，t）的過零點來檢測電流信號的突變點。是則進入下一步，不是則對下一個採樣視窗的三相電流信號分別進行小波變換。
步驟s230、確定該相存在短時過電流；若檢測各相電流小波變換模極大值在0.5~5周波內連續發生兩次突變；則該相存在短時過電流。
步驟S240、判斷是否只有該相存在短時過電流，是則，執行步驟S250，否則，進行步驟s260；步驟S250、確定所述三相電流信號存在單相過電流；步驟s260、對下一採樣視窗三相電流信號進行小波變換。
可選的，指標特徵向量樣本和指標向量參考樣本的各指標可以由小波信號分解後的5層高頻細節係數、1層低頻近似係數、以及高頻細節係數的能量值之和、過電流持續時間以及過電流相電流有效值構成。
可選的，指標特徵向量樣本的計算方法為：利用上述小波變換分析，計算過電流相小波信號分解後的5層高頻細節係數[d1，d2，d3，d4，d5]、1層低頻近似係數c1以及高頻細節係數的能量值之和Ed；並結合過電流持續時間T以及過電流相電流有效值Iβ構成電纜早期故障辨識指標的特徵向量X1＝[x1（1），x1（2），…，x1（s）]＝[d1，d2，d3，d4，d5，c1，Ed，T，Iβ]，s為指標的個數。各個指標對辨識過電流的貢獻不同，根據預定指標權重向量樣本是根據對大量實測數據或經驗數據的分析，得到的各個指標在引起電纜單相過電流原因中所占的權重得到各指標在辨識過電流時的權重，形成指標權重向量ωx。
由小波變換分解原理可知，信號在第j層上分解得到的細節係數dj和近似係數cj分別為（該發明中取j＝1，2，…，5）：
；其中g和h分別為低通和高通濾波器，上式表明，第j尺度上的細節係數和逼近係數可有第j-1尺度上的逼近係數分別與高、低通濾波器進行卷積再進行二抽取後得到；i為視窗中的當前採樣點，對i的求和表示對當前視窗中所有採樣點的求和（例如，當採用頻率為3.2kHZ時，每視窗中含有8個採樣點，則i＝1，2，…，8）；n為小波函式的離散化程度，n∈Z。
第j層分解信號的細節係數dj的能量值可表示為
。
那么當前視窗5層高頻細節係數的能量值之和
。
可選的，可以將單相接地早期故障、變壓器投運、電容器投運、負荷投入及電動機起動時的5種原因的各指標參考樣本形成指標向量參考樣本。
可選的，按照X1中各指標的順序建立當發生單相接地早期故障、變壓器投運、電容器投運、負荷投入及電動機起動時的各指標參考樣本：
；其中X0k（k＝1，2，…，5）為上述五種原因引起的短時單相過電流特徵向量，與X1維數相同；x0k（1）到x0k（s）為上述電纜短時單相過電流的細節係數、近似係數等各指標值，各指標值由實測數據或經驗數據得到。
可選的，計算關聯繫數時可以一個原因一個原因進行單個計算，也可以利用矩陣的形式進行計算。
可選的，當利用矩陣形式計算式，具體計算方法為：計算比較樣本X1與各參考特徵向量X0k的關聯繫數，比較樣本X1與參考序列X0k第l（l＝1，2，…，s）個指標的關聯繫數為：
式中ρ為分辨係數，通過選取合適的解析度能夠提高關聯分析的抗干擾能力，一般取ρ＝0.5。
可選的，計算關聯度時可以一個原因一個原因進行單個計算，也可以利用矩陣的形式進行計算。
可選的，當利用矩陣形式計算式，具體計算方法為：由關聯繫數矩陣ξ結合指標的權重向量ωx，即可得到比較樣本X1與參考序列X0k的關聯度γk，
；式中為第l個指標的權重係數。由於權重係數和關聯繫數都是[0，1]之間的數，所以比較樣本X1與各參考序列X0k的關聯度γk的範圍也為[0，1]。當γk＝0時，表明X1與X0k完全不相關；當γk＝1時，表明X1＝X0k；γk越大則X1與X0k的相關程度越大。
找到γk最大的一項，則本次短時單相過電流判定為由k對應的原因引起的，從而可以從眾多短時單相過電流原因中辨識出由電纜早期故障引起的短時單相過電流。
基於上述技術方案，該發明實施例所提供的電纜過電流原因辨識方法，在時頻域分析方法可以同時在時域和頻域對過電流的暫態特徵進行分析，通過對電流信號進行小波變換後的模極大值能有效地檢測出電流信號的突變，並能夠在時域進行重構以獲得時域內突變持續的時間。利用在進行小波變換的時頻域分析過程中得到的各個指標、在時域內突變持續的時間以及電流信號進行小波變換後的模極大值構成指標特徵向量，利用該指標特徵向量與引起電纜早期故障的各因素所建立的參考樣本向量中的各個指標進行關聯繫數的計算，利用關聯繫數矩陣與預先設定好的指標權重向量進行關聯度的計算，得到各關聯度，該發明的有益效果就是經過計算，得到指標特徵向量與各因素的參考樣本向量的關聯度，找到關聯度最大的項從而找到了引起過電流的原因，從而確定出引起當前電纜單相過電流的具體原因，也可以確定哪些電纜單相過電流是由於早期故障所引起的。因此能夠準確的辨別電纜早期故障，從而就可以採取措施進行修復和更換，就能夠積極有效地減少發生嚴重故障的情況，對於減少因電力電纜發生故障而導致的停電損失，提高電網的安全運行的能力，延長電網線路的運行壽命，都具有十分重要的實際意義。
該發明實施例提供了電纜過電流原因辨識方法，可以通過上述方法進行電纜過電流原因辨識。
下面對該發明實施例提供的電纜過電流原因辨識裝置進行介紹，下文描述的電纜過電流原因辨識裝置與上文描述的電纜過電流原因辨識方法可相互對應參照。
圖3為該發明實施例提供的電纜過電流原因辨識裝置的結構框圖。參照圖3，該電纜過電流原因辨識裝置可以包括：三相電流處理單元100，用於對三相電流信號進行單相過電流檢測；指標特徵向量樣本確定單元200，用於在檢測到所述三相電流信號存在單相過電流時，確定過電流相電流信號的指標特徵向量樣本；第一計算單元300，用於計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的各指標的關聯繫數，一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因；第二計算單元400，用於結合指標權重向量和各指標的關聯繫數計算指標特徵向量樣本與預定的各指標向量參考樣本的關聯度；判別單元500，用於找到關聯度數值最大的指標向量參考樣本所對應的單相過電流原因。可選的，圖4示出了該發明實施例提供的三相電流處理單元100的結構框圖，三相電流處理單元100可以包括：小波變換器110，用於對電纜三相電流信號進行小波變換，計算各相電流小波變換模極大值，判別器120，用於檢測是否僅有一相電流的小波變換模極大值在0.5~5周波內是否連續發生兩次突變，若是，則確定該相存在短時過電流。
可選的，圖5示出了該發明實施例提供的指標特徵向量樣本確定單元200的結構框圖，標特徵向量樣本確定單元200可以包括：係數確定子單元210，用於對電纜三相電流信號選用db4小波進行小波變換，並進行5層分解，得到5層高頻細節係數和1層低頻近似係數及各層細節係數能量值之和，電流相電流有效值和電流持續時間，並將這九個指標作為指標特徵向量樣本；可選的，圖6示出了該發明實施例提供的係數確定子單元210的結構框圖，係數確定子單元210可以包括能量值計運算元單元220，用於根據公式計算各層細節係數能量值之和；其中，Ed為各層細節係數能量值之和，dj為第j層的細節係數。
可選的，圖7示出了該發明實施例提供的第一計算單元300的結構框圖，第一計算單元300可以包括：第一計算執行子單元310，利用下面公式計算關聯繫數：
其中，式中ρ為分辨係數，通過選取合適的解析度能夠提高關聯分析的抗干擾能力，一般取ρ＝0.5。
可選的，圖8示出了該發明實施例提供的第二計算單元400的結構框圖，第二計算單元400可以包括：第二計算執行子單元410，用於根據公式
計算關聯度；其中γk為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本關聯度，為第l個指標的權重係數，為指標特徵向量樣本與第k個指標向量參考樣本的第l個指標的關聯繫數，s為指標個數。
可選的，圖9示出了該發明實施例提供的判別單元500的結構框圖，判別單元500可以包括：比較器510，用於比較關聯度的大小，找到數值最大的關聯度，並對應找到此最大關聯度所對應的指標向量參考樣本，由於一個指標向量參考樣本對應一個引起單相過電流的原因，即找到了引起當前單相過電流的原因。
該發明實施例提供了電纜過電流原因辨識裝置，可以通過上述裝置進行電纜過電流原因辨識。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種電纜過電流原因辨識方法及裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
