CN104122487A - 一种电缆过电流原因辨识方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆过电流原因辨识方法及装置，该方法包括：对三相电流信号进行单相过电流检测；在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因，从而识别电缆早期故障。

Description

一种电缆过电流原因辨识方法及装置

技术领域

本发明涉及电气系统领域，特别是涉及一种电缆过电流原因辨识方法及装置。

背景技术

随着城市化建设的不断推进，目前城市配电网日益趋向于采用电力电缆进行电力传输。由于电力电缆一般埋设于土壤中或敷设于室内、沟道、隧道中，线间绝缘距离小，不用杆塔占地少且基本不占地面上空间，其受到电击的可能性小，受气候条件和周围环境影响小，传输性能稳定且可靠性高，供电更可靠、更安全。但是电力电缆发生的闪络、局放等情况可能会导致电力电缆永久性故障，且该故障查找困难。

电力电缆的早期故障通常是由于绝缘层内部老化而逐渐恶化导致，一般表现为持续时长为0.5～5个周波的短时单相过电流。如果早期故障不能够及时、有效的得到检测和识别并加以修复或更换，将会发展成为永久性故障。因此对电力电缆的早期故障提前预警，就能够积极有效地减少发生严重故障的情况，对于减少因电力电缆发生故障而导致的停电损失，提高电网的安全运行的能力，延长电网线路的运行寿命，都具有十分重要的实际意义。

目前电力电缆的早期故障的检测方法主要是通过检测电缆是否存在短时过电流，但是该方法虽然能够检测到短时单相过电流信号，但是并不能以上述方法检测到的结果来准确地表明检测到了电缆的早期故障，因为引起单相短时过电流的原因比较多，例如变压器和电容器的投运、负荷投入以及电动机的起动等原因。因此利用上述方法并不能够确定引起短时单相过电流信号的具体原因。目前对电缆早期故障的检测主要集中检测到短时单相过电流信号的检测，而没有进一步辨识该过电流是否由电缆的早期故障引起。

因此如何从众多引起短时过电流的原因中找到引起当前单相过电流的原因，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆过电流原因辨识方法，该方法能够完成对引起电缆当前单相过电流的原因的辨识；本发明的另一目的是提供一种电缆过电流原因辨识的装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：

一种电缆过电流原因辨识方法，包括：

1)对三相电流信号进行单相过电流检测；

2)在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

3)计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

4)结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；

5)找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。

其中，所述三相电流信号进行单相过电流检测方法具体为：对电缆三相电流信号进行小波变换，计算各相电流小波变换模极大值，检测是否仅有一相电流的小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，则确定该相存在短时过电流。

其中，所述确定过电流的三相电流的指标特征向量样本的方法具体为:对电缆三相电流信号选用db4小波进行小波变换，并进行5层分解，得到5层高频细节系数和1层低频近似系数及各层细节系数能量值之和，电流相电流有效值和电流持续时间，并将这九个指标作为指标特征向量样本。

其中，所述各层细节系数能量值之和的计算公式为： $E_d={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^5{\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{d}_j^2$

其中，E_d为各层细节系数能量值之和，d_j为第j层的细节系数。

其中，所述关联度的计算公式为：

${\mathrm{\γ}}_k=\underset{l=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_x^{\left(l\right)}{\mathrm{\ξ}}_k^{\left(l\right)}$

其中γ_k为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本关联度，为第l个指标的权重系数，为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的第l个指标的关联系数，s为指标个数。本发明实施例还提供一种电缆过电流原因辨识装置，包括：

三相电流处理单元，用于对三相电流信号进行单相过电流检测；

指标特征向量样本确定单元，用于在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

第一计算单元，用于计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

第二计算单元，用于结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；

判别单元，用于找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。其中，所述三相电流处理单元包括：小波变换器和判别器，

小波变换器，用于对电缆三相电流信号进行小波变换，计算各相电流小波变换模极大值；

判别器，用于检测是否仅有一相电流的小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，则确定该相存在短时过电流。

其中，所述指标特征向量样本确定单元包括：

系数确定子单元，用于对电缆三相电流信号选用db4小波进行小波变换，并进行5层分解，得到5层高频细节系数和1层低频近似系数及各层细节系数能量值之和，电流相电流有效值和电流持续时间，并将这九个指标作为指标特征向量样本。

其中，所述系数确定子单元包括：

能量值计算子单元，用于根据公式计算各层细节系数能量值之和；

其中，E_d为各层细节系数能量值之和，d_j为第j层的细节系数。

其中，所述第二计算单元包括：

第二计算执行子单元，用于根据公式计算关联度；

其中γ_k为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本关联度，为第l个指标的权重系数，为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的第l个指标的关联系数，s为指标个数。基于上述技术方案，本发明实施例所提供的电缆过电流原因辨识方法，对三相电流信号进行单相过电流检测；在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。从而确定出引起当前电缆单相过电流的具体原因，也可以确定哪些电缆单相过电流是由于早期故障所引起的。因此能够准确的辨别电缆早期故障，从而就可以采取措施进行修复和更换，就能够积极有效地减少发生严重故障的情况，对于减少因电力电缆发生故障而导致的停电损失，提高电网的安全运行的能力，延长电网线路的运行寿命，都具有十分重要的实际意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电缆过电流原因辨识方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的对三相电流信号进行单相过电流检测的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的电缆过电流原因辨识装置的结构框图；

图4为本发明实施例提供的三相电流处理单元的结构框图；

图5为本发明实施例提供的指标特征向量样本确定单元的结构框图；

图6为本发明实施例提供的系数确定子单元的结构框图；

图7为本发明实施例提供的第一计算单元的结构框图；

图8为本发明实施例提供的第二计算单元的结构框图；

图9为本发明实施例提供的判别单元的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电缆过电流原因辨识方法，该方法能够完成对引起电缆当前单相过电流的原因的辨识；本发明的另一目的是提供一种电缆过电流原因辨识的装置。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的电缆过电流原因辨识方法的流程图，该方法可以包括：

步骤s100、对三相电流信号进行单相过电流检测；

这里对电缆三相电流信号进行采样，对一个采样窗口的三相电流信号分别进行变换，判断是否存在且仅有一相存在单相过电流，若存在则进入下一步，若不存在或者大于一相存在过电流则对在一个采样窗口的三相电流信号分别进行变换。

步骤s110、在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

在检测到三相电流信号存在单相过电流时，记录、计算变换过程中得到的所需要的各指标特征值，按照与指标向量参考样本各指标的顺序形成过电流相电流信号的指标特征向量样本。

步骤s120、计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

其中，指标向量参考样本是根据大量实测数据或经验数据形成的当电缆发生早期故障、变压器投运、电容器投运、负荷投入及电动机起动时等原因形成单相过电流时的各项指标参考数值，各项指标参考数值形成对应的指标向量参考样本。

计算指标特征向量样本与每一个原因形成的预定的各指标向量参考样本的关联系数。当然在这里一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因。

步骤s130、结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；；

其中，预定指标权重向量样本是根据专家对大量实测数据或经验数据的分析进行专家打分，得到的各个指标在引起电缆单相过电流原因中所占的权重，从而形成的指标权重向量样本。

计算得到关联系数与预定指标权重向量样本的关联度。

步骤s140、找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。

对得到的关联度数值，找到数值最大的一个，对应的找到关联系数，在看次关联系数是由指标特征向量样本于哪个指标向量参考样本计算得到，每个指标向量参考样本都会对应有一个形成电缆单相过电流的原因，这样就找到了引起当前电缆单相过电流的原因。

本发明实施例所提供的电缆过电流原因辨识方法，对三相电流信号进行单相过电流检测；在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。从而确定出引起当前电缆单相过电流的具体原因，也可以确定哪些电缆单相过电流是由于早期故障所引起的。因此能够准确的辨别电缆早期故障，从而就可以采取措施进行修复和更换，就能够积极有效地减少发生严重故障的情况，对于减少因电力电缆发生故障而导致的停电损失，提高电网的安全运行的能力，延长电网线路的运行寿命，都具有十分重要的实际意义。

可选的，图2给出了本发明实施例提供的对三相电流信号进行单相过电流检测的方法流程图，参照图2，该对三相电流信号进行单相过电流检测的方法可以包括：

步骤s200、对电缆三相电流信号进行小波变换；

可选的，对电缆三相电流信号进行小波变换可以利用db4小波，分解5层的方法进行小波变换，选用db4小波5层分解对每一采样窗口的三相电流信号分别进行小波变换。

步骤s210、计算各相电流小波变换模极大值；

可选的，在定义信号的小波变换模极大值时，小波变换是采用具有滤波意义的卷积形式。若在尺度为a₀时，电流信号i(t)的卷积形小波变换为WTi(a₀,t)。

如果在t₀的领域内满足条件：

|WTi(a₀,t)|≤|WTi(a₀,t₀)|    (1)

则称WTi(a₀,t₀)为i(t)在尺度a₀时在t₀附近的小波变换局部模极大值。

若在t₀上有一过极大值，则称(a₀,t₀)为电流信号i(t)的小波变换模极大值点。

步骤s220、检测各相电流小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，执行步骤S230，若否，执行步骤S260；

可选的，由于将三相电流信号分别用db4小波5层分解进行小波变换，检测各相是否存在过电流。电缆早期故障一般为单相接地故障，且引起的过电流一般仅持续0.5～5个周波，因此需要在检测到某相第一次电流信号突变的0.5～5个周波内检测是否发生第二次突变。

可选的，突变的计算为：

设函数θ(t)满足小波函数的基本性质，即

${\∫}_{-\∞}^{+\∞}\mathrm{\θ}\left(t\right)\mathrm{dt}=1$ 且 $\underset{x\→\∞}{\lim }\mathrm{\θ}\left(t\right)=0---\left(2\right)$

且θ(t)为具有低通平滑的滤波函数。若θ(t)二阶可导，一阶导数和二阶导数分别为ζ(t)和η(t)，由傅里叶变换的微分性质可知ζ(x)和η(x)仍然满足容许条件，即可以作为小波母函数。对i(t)分别用ζ(t)和η(t)进行小波变换，得

${\mathrm{WTi}}_{\mathrm{\ξ}}(a,t)=\frac{1}{a}{\∫}_{-\∞}^{+\∞}i\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{\ξ}\left(\frac{t-\mathrm{\τ}}{a}\right)\mathrm{d\τ}=a\frac{d}{\mathrm{dt}}[i\left(t\right)*{\mathrm{\θ}}_a\left(t\right)]---\left(3\right)$

${\mathrm{WTi}}_{\mathrm{\η}}(a,t)=\frac{1}{a}{\∫}_{-\∞}^{+\∞}i\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{\η}\left(\frac{t-\mathrm{\τ}}{a}\right)\mathrm{d\τ}=a^2\frac{d^2}{{\mathrm{dt}}^2}[i\left(t\right)*{\mathrm{\θ}}_a\left(t\right)]---\left(4\right)$

由式(3)和(4)可知WTi_ζ(a,t)可以等效为i(t)通过与θa(t)卷积小波变换后，再求一阶导数得到的，而WTi_η(a,t)是i(t)通过与θa(t)卷积小波变换后，再求二阶导数得到的。电流信号在时域的突变点对应于小波变换后WTi_ζ(a,t)的极大值点，而根据导数的性质可知WTi_ζ(a,t)取得极大值的点与WTi_η(a,t)的过零点相对应。因此可以用WTi_η(a,t)的极大值点和WTi_η(a,t)的过零点来检测电流信号的突变点。是则进入下一步，不是则对下一个采样窗口的三相电流信号分别进行小波变换。

步骤s230、确定该相存在短时过电流；

若检测各相电流小波变换模极大值在0.5～5周波内连续发生两次突变；则该相存在短时过电流。

步骤S240、判断是否只有该相存在短时过电流，是则，执行步骤S250，否则，进行步骤s260；

步骤S250、确定所述三相电流信号存在单相过电流；

步骤s260、对下一采样窗口三相电流信号进行小波变换。

可选的，指标特征向量样本和指标向量参考样本的各指标可以由小波信号分解后的5层高频细节系数、1层低频近似系数、以及高频细节系数的能量值之和、过电流持续时间以及过电流相电流有效值构成。

可选的，指标特征向量样本的计算方法为：

利用上述小波变换分析，计算过电流相小波信号分解后的5层高频细节系数[d₁,d₂,d₃,d₄,d₅]、1层低频近似系数c₁以及高频细节系数的能量值之和E_d；并结合过电流持续时间T以及过电流相电流有效值I_β构成电缆早期故障辨识指标的特征向量X₁＝[x₁(1),x₁(2),…,x₁(s)]＝[d₁,d₂,d₃,d₄,d₅,c₁,E_d,T,I_β]，s为指标的个数。各个指标对辨识过电流的贡献不同，根据预定指标权重向量样本是根据对大量实测数据或经验数据的分析，得到的各个指标在引起电缆单相过电流原因中所占的权重得到各指标在辨识过电流时的权重，形成指标权重向量ω_x。

由小波变换分解原理可知，信号在第j层上分解得到的细节系数d_j和近似系数c_j分别为(本发明中取j＝1,2,…,5)：

$d_j=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{g}_{i-2n}{c}_{j-1,i}$

$c_j=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{h}_{i-2n}{c}_{j-1,i}---\left(5\right)$

其中g和h分别为低通和高通滤波器，上式表明，第j尺度上的细节系数和逼近系数可有第j-1尺度上的逼近系数分别与高、低通滤波器进行卷积再进行二抽取后得到；i为窗口中的当前采样点，对i的求和表示对当前窗口中所有采样点的求和(例如，当采用频率为3.2kHZ时，每窗口中含有8个采样点，则i＝1,2,…,8)；n为小波函数的离散化程度，n∈Z。

第j层分解信号的细节系数d_j的能量值可表示为

$E_{d,j}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_j^2---\left(6\right)$

那么当前窗口5层高频细节系数的能量值之和

$E_d=\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{d,j}=\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_j^2---\left(7\right)$

可选的，可以将单相接地早期故障、变压器投运、电容器投运、负荷投入及电动机起动时的5种原因的各指标参考样本形成指标向量参考样本。

可选的，按照X₁中各指标的顺序建立当发生单相接地早期故障、变压器投运、电容器投运、负荷投入及电动机起动时的各指标参考样本

其中X_0k(k＝1,2,…,5)为上述五种原因引起的短时单相过电流特征向量，与X₁维数相同；x_0k(1)到x_0k(s)为上述电缆短时单相过电流的细节系数、近似系数等各指标值，各指标值由实测数据或经验数据得到。

可选的，计算关联系数时可以一个原因一个原因进行单个计算，也可以利用矩阵的形式进行计算。

可选的，当利用矩阵形式计算式，具体计算方法为：

计算比较样本X₁与各参考特征向量X_0k的关联系数，比较样本X₁与参考序列X_0k第l(l＝1,2,…,s)个指标的关联系数为，

${\mathrm{\ξ}}_k^{\left(l\right)}=\frac{\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\min }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\max }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|}{|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\max }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|}---\left(9\right)$

式中ρ为分辨系数，通过选取合适的分辨率能够提高关联分析的抗干扰能力，一般取ρ＝0.5。

可选的，计算关联度时可以一个原因一个原因进行单个计算，也可以利用矩阵的形式进行计算。

可选的，当利用矩阵形式计算式，具体计算方法为：

由关联系数矩阵ξ结合指标的权重向量ω_x，即可得到比较样本X₁与参考序列X_0k的关联度γ_k，

${\mathrm{\γ}}_k=\underset{l=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_x^{\left(l\right)}{\mathrm{\ξ}}_k^{\left(l\right)}---\left(10\right)$

式中为第l个指标的权重系数。由于权重系数和关联系数都是[0,1]之间的数，所以比较样本X₁与各参考序列X_0k的关联度γ_k的范围也为[0,1]。当γ_k＝0时，表明X₁与X_0k完全不相关；当γ_k＝1时，表明X₁＝X_0k；γ_k越大则X₁与X_0k的相关程度越大。

找到γ_k最大的一项，则本次短时单相过电流判定为由k对应的原因引起的，从而可以从众多短时单相过电流原因中辨识出由电缆早期故障引起的短时单相过电流。

基于上述技术方案，本发明实施例所提供的电缆过电流原因辨识方法，在时频域分析方法可以同时在时域和频域对过电流的暂态特征进行分析，通过对电流信号进行小波变换后的模极大值能有效地检测出电流信号的突变，并能够在时域进行重构以获得时域内突变持续的时间。利用在进行小波变换的时频域分析过程中得到的各个指标、在时域内突变持续的时间以及电流信号进行小波变换后的模极大值构成指标特征向量，利用该指标特征向量与引起电缆早期故障的各因素所建立的参考样本向量中的各个指标进行关联系数的计算，利用关联系数矩阵与预先设置好的指标权重向量进行关联度的计算，得到各关联度，本发明的有益效果就是经过计算，得到指标特征向量与各因素的参考样本向量的关联度，找到关联度最大的项从而找到了引起过电流的原因，从而确定出引起当前电缆单相过电流的具体原因，也可以确定哪些电缆单相过电流是由于早期故障所引起的。因此能够准确的辨别电缆早期故障，从而就可以采取措施进行修复和更换，就能够积极有效地减少发生严重故障的情况，对于减少因电力电缆发生故障而导致的停电损失，提高电网的安全运行的能力，延长电网线路的运行寿命，都具有十分重要的实际意义。

本发明实施例提供了电缆过电流原因辨识方法，可以通过上述方法进行电缆过电流原因辨识。

下面对本发明实施例提供的电缆过电流原因辨识装置进行介绍，下文描述的电缆过电流原因辨识装置与上文描述的电缆过电流原因辨识方法可相互对应参照。

图3为本发明实施例提供的电缆过电流原因辨识装置的结构框图。参照图3，该电缆过电流原因辨识装置可以包括：

三相电流处理单元100，用于对三相电流信号进行单相过电流检测；

指标特征向量样本确定单元200，用于在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

第一计算单元300，用于计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

第二计算单元400，用于结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；

判别单元500，用于找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。可选的，图4示出了本发明实施例提供的三相电流处理单元100的结构框图，三相电流处理单元100可以包括：

小波变换器110，用于对电缆三相电流信号进行小波变换，计算各相电流小波变换模极大值，

判别器120，用于检测是否仅有一相电流的小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，则确定该相存在短时过电流。

可选的，图5示出了本发明实施例提供的指标特征向量样本确定单元200的结构框图，标特征向量样本确定单元200可以包括：

系数确定子单元210，用于对电缆三相电流信号选用db4小波进行小波变换，并进行5层分解，得到5层高频细节系数和1层低频近似系数及各层细节系数能量值之和，电流相电流有效值和电流持续时间，并将这九个指标作为指标特征向量样本；

可选的，图6示出了本发明实施例提供的系数确定子单元210的结构框图，系数确定子单元210可以包括能量值计算子单元220，用于根据公式计算各层细节系数能量值之和；

其中，E_d为各层细节系数能量值之和，d_j为第j层的细节系数。

可选的，图7示出了本发明实施例提供的第一计算单元300的结构框图，第一计算单元300可以包括：

第一计算执行子单元310，利用下面公式计算关联系数；

${\mathrm{\ξ}}_k^{\left(l\right)}=\frac{\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\min }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\max }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|}{|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|+\mathrm{\ρ}\underset{1\≤k\≤5}{\underset{1\≤l\≤s}{\max }}|x_1\left(l\right)-x_{0k}\left(l\right)|}$

其中，式中ρ为分辨系数，通过选取合适的分辨率能够提高关联分析的抗干扰能力，一般取ρ＝0.5。

可选的，图8示出了本发明实施例提供的第二计算单元400的结构框图，第二计算单元400可以包括：

第二计算执行子单元410，用于根据公式计算关联度；

其中γ_k为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本关联度，为第l个指标的权重系数，为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的第l个指标的关联系数，s为指标个数。

可选的，图9示出了本发明实施例提供的判别单元500的结构框图，判别单元500可以包括：

比较器510，用于比较关联度的大小，找到数值最大的关联度，并对应找到此最大关联度所对应的指标向量参考样本，由于一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因，即找到了引起当前单相过电流的原因。

本发明实施例提供了电缆过电流原因辨识装置，可以通过上述装置进行电缆过电流原因辨识。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的电缆过电流原因辨识方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电缆过电流原因辨识方法，其特征在于，该方法包括：

1)对三相电流信号进行单相过电流检测；

2)在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

3)计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

4)结合预定指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；

5)找到与关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中对三相电流信号进行单相过电流检测方法具体为：对电缆三相电流信号进行小波变换，计算各相电流小波变换模极大值，检测是否仅有一相电流的小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，则确定该相存在短时过电流。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中确定过电流的三相电流的指标特征向量样本的方法具体为:对电缆三相电流信号选用db4小波进行小波变换，并进行5层分解，得到5层高频细节系数和1层低频近似系数及各层细节系数能量值之和，电流相电流有效值和电流持续时间，并将这九个指标作为指标特征向量样本。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述各层细节系数能量值之和的计算公式为：

其中，E_d为各层细节系数能量值之和，d_j为第j层的细节系数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中关联度的计算公式为：

${\mathrm{\γ}}_k=\underset{l=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_x^{\left(l\right)}{\mathrm{\ξ}}_k^{\left(l\right)}$

其中γ_k为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的关联度，为第l个指标的权重系数，为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的第l个指标的关联系数，s为指标个数。

6.一种电缆过电流原因辨识装置，其特征在于，包括：

三相电流处理单元，用于对三相电流信号进行单相过电流检测；

指标特征向量样本确定单元，用于在检测到所述三相电流信号存在单相过电流时，确定过电流相电流信号的指标特征向量样本；

第一计算单元，用于计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的各指标的关联系数，一个指标向量参考样本对应一个引起单相过电流的原因；

第二计算单元，用于结合指标权重向量和各指标的关联系数计算指标特征向量样本与预定的各指标向量参考样本的关联度；

判别单元，用于找到关联度数值最大的指标向量参考样本所对应的单相过电流原因。

7.如权利要求6所述的电缆过电流原因辨识装置，其特征在于，所述三相电流处理单元包括：小波变换器和判别器，其中，

小波变换器，用于对电缆三相电流信号进行小波变换，计算各相电流小波变换模极大值；

判别器，用于检测是否仅有一相电流的小波变换模极大值在0.5～5周波内是否连续发生两次突变，若是，则确定该相存在短时过电流。

8.如权利要求6所述的电缆过电流原因辨识装置，其特征在于，所述指标特征向量样本确定单元包括：

系数确定子单元，用于对电缆三相电流信号选用db4小波进行小波变换，并进行5层分解，得到5层高频细节系数和1层低频近似系数及各层细节系数能量值之和，电流相电流有效值和电流持续时间，并将这九个指标作为指标特征向量样本。

9.如权利要求8所述的电缆过电流原因辨识装置，其特征在于，所述系数确定子单元包括：

能量值计算子单元，用于根据公式计算各层细节系数能量值之和；

其中，E_d为各层细节系数能量值之和，d_j为第j层的细节系数。

10.如权利要求6所述的电缆过电流原因辨识装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：

第二计算执行子单元，用于根据公式计算关联度；

其中γ_k为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本关联度，为第l个指标的权重系数，为指标特征向量样本与第k个指标向量参考样本的第l个指标的关联系数，s为指标个数。