一种智能型万能式断路器及控制方法与流程

本发明涉及断路器控制，具体涉及一种智能型万能式断路器及控制方法。

背景技术：

1、随着电力系统的复杂性和规模的不断增长，对电力设备的稳定性和可靠性的要求也日益提高。智能型万能式断路器作为电力系统中重要的保护设备，承担着在电流异常时迅速切断电路、防止设备损坏和火灾事故的关键任务。

2、智能型万能式断路器通常具有时间-电流特性，即在电流超过设定的电流阈值之后，会持续一段时间才触发过载保护，进行断电操作，且持续时间的长短取决于电流过载的程度。但是在实际应用中，会存在正常的电流波动如瞬时电流冲击被误判为过载，以及持续的异常波动，故仅依据电流过载的程度进行电流持续时间的判断，会导致频繁的断开电路或过载情况无法及时得到响应，均会影响设备的稳定性。

技术实现思路

1、为了解决在实际应用中，会存在正常的电流波动如瞬时电流冲击被误判为过载，以及持续的异常波动，故仅依据电流过载的程度进行电流持续时间的判断，会导致频繁的断开电路或过载情况无法及时得到响应，均会影响设备的稳定性的技术问题，本发明的目的在于提供一种智能型万能式断路器控制方法，所采用的技术方案具体如下：

2、获取智能型万能式断路器在历史运行过程中的电流数据段，且每个电流数据段均由过载保护的每个触发时间点的电流值及每个触发时间点与上一次触发时间点之间的电流值组成；

3、在每个电流数据段中，基于电流值的数值特征确定变化起始点；在时序上最后一个电流数据段中，基于变化起始点划分电流过渡数据段和电流异常数据段；

4、在电流过渡数据段中，综合分析电流值的变化趋势、电流值与预设电流阈值之间的差异情况，以及电流过渡数据段对应的频谱图中各频率成分的幅度的变化波动情况，确定电流过载保护可能值；在电流异常数据段中，比较电流值与预设电流阈值的差异情况，确定电流异常持续因子；

5、综合电流过载保护可能值、电流异常持续因子，以及所有电流数据段中变化起始点与触发时间点的时间间隔，计算下一次智能型万能式断路器触发过载保护的电流持续时间；从当前时刻开始，当电流值大于预设电流阈值时，经过所述电流持续时间之后，智能型万能式断路器触发过载保护。

6、进一步地，所述电流过载保护可能值的获取方法包括：

7、在电流过渡数据段中，将所有电流值与时间点之间的相关系数，作为电流变化因子；将所有电流值的均值与预设电流阈值之间的差值绝对值，作为电流偏差因子；根据所述电流变化因子以及电流偏差因子，计算电流异常因子，且所述电流变化因子与电流异常因子呈正相关，所述电流偏差因子与电流异常因子呈负相关；

8、分析电流过渡数据段对应的频谱图中各频率成分的幅度的变化波动情况，计算过载保护验证因子；

9、融合所述电流异常因子以及过载保护验证因子，得到所述电流过载保护可能值。

10、进一步地，所述过载保护验证因子的获取方法包括：

11、获取电流过渡数据段对应的频谱图，确定主要频率，并将电流的主要频率的谐波对应的频率作为对比频率；

12、在所述频谱图中，将相邻两个对比频率之间的数据作为一个频域数据段，计算每个频域数据段中所有幅度的方差，并将所有频域数据段对应的方差的均值作为第一波动因子；

13、分析对比频率处与主要频率处之间的幅度变化情况，得到第二波动因子；

14、融合所述第一波动因子以及第二波动因子，得到所述过载保护验证因子。

15、进一步地，所述第二波动因子的获取方法包括：

16、计算每个对比频率处的幅度与主要频率处的幅度的差值，作为每个对比频率处的幅度对应的差异值；将所有对比频率按照频率进行有序排列，得到升序序列，对排序序列中对比频率对应的差异值向前差分，得到差分序列，将所述差分序列中所有数值的均值进行归一化后的值作为第二波动因子。

17、进一步地，所述电流异常持续因子的获取方法包括：

18、在电流异常数据段中，将每个电流值与预设电流阈值之间的比值作为电流异常率，将所有电流值对应的电流异常率的均值作为所述电流异常持续因子。

19、进一步地，所述电流持续时间的获取方法包括：

20、将电流过载保护可能值和电流异常持续因子的乘积进行负相关映射并归一化后的值，作为时间调整权重；

21、在每个电流数据段中，将变化起始点与触发时间点之间的时间间隔作为每个电流数据段对应的时长因子，将所有电流数据段对应的时长因子的均值作为持续时间均值；

22、将所述时间调整权重与持续时间均值的乘积作为下一次智能型万能式断路器触发过载保护的电流持续时间。

23、进一步地，所述变化起始点的获取方法包括：

24、在每个电流数据段中，筛选出所有大于预设电流阈值的电流值，作为目标值；

25、将所有目标值对应的最小时刻作为每个电流数据段的变化起始点。

26、进一步地，所述在时序上最后一个电流数据段中，基于变化起始点划分电流过渡数据段和电流异常数据段，包括：

27、在时序上最后一个电流数据段中，将变化起始点及之前的数据作为电流过渡数据段，将变化起始点及之后的数据作为电流异常数据段。

28、进一步地，所述频谱图的获取方法包括：

29、对电流过渡段中的电流值进行傅里叶变换，得到对应的频谱图。

30、一种智能型万能式断路器，包括智能型万能式断路器本体以及断路控制模块，所述断路控制模块用于实现任意一种智能型万能式断路器控制方法的步骤。

31、本发明具有如下有益效果：

32、在实际应用中，当电流出现过载时，为了保证设备的安全和稳定，避免频繁断电和断电响应不及时，触发过载保护之前的电流持续时间需要找到一种平衡的状态。在本发明中，通过对历史电流时序数据进行分析，从而衡量下一次发生电流过载到触发过载保护的电流持续时间。为了分析每次触发过载保护之前的电流持续时间，故获取了智能型万能式断路器在历史运行过程中的电流数据段，且每个电流数据段均由每个触发时间点的电流值及其与上一个触发时间点之间的电流值组成，对应了一次过载保护过程。因为触发过载保护的原因在于电流值出现异常，所以在每个电流数据段中，基于电流值的数值特征，可以确定变化起始点，那么变化起始点与触发时间点之间的时间间隔就为每次触发过载保护之前的电流持续时间。鉴于时序上最后一个电流数据段与当前时刻最为接近，也更能代表当前的电流状态，故在本发明中，更聚焦于最后一个电流数据段。基于变化起始点将该电流数据段划分为电流过渡数据段和电流异常数据段，电流过渡数据段表征了电流处于正常向异常转变的状态，而电流异常数据段则表征了电流已经发生过载时的状态。在电流过渡数据段中，分析电流值的变化趋势、电流值与预设电流阈值之间的差异情况，以及频谱图中频率成分的幅度的变化波动，得到电流过载保护可能值，可以更加精准的区分正常的电流波动以及真正的过载情况，从而有助于后续确定下一次发生过载保护的电流持续时间。进一步地，在电流异常数据段中，比较电流值与预设电流阈值的差异情况，计算电流异常持续因子，可以表征在发生过载之后的电流质量，同样有助于区分正常的电流波动以及真正的过载情况。最后综合电流过载保护可能值、电流异常持续因子以及所有电流数据段对应的电流持续时间，计算下一次智能型万能式断路器触发过载保护的电流持续时间。在当下一次发生电流过载，即电流值大于预设电流阈值时，经过前述计算出来的电流持续时间之后，再触发智能型万能式断路器的过载保护。以此实现对智能型万能式断路器的过载保护触发的实时控制，避免电流持续时间过长导致设备受到长时间的过载负荷增加安全隐患，和电流持续时间过短导致设备频繁断开电路的情况，得到了稳定、有效的保护效果。