一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法及装置

技术领域

本申请涉及雷击干扰与故障辨识方法领域，尤其涉及一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法及装置。

背景技术

为提升可再生能源的消纳，满足电网调峰需求，国内规划建设大规模独立储能电站，一般储能电站通过架空线路接入电网。架空输电线路是电力系统的重要组成部分，由于线路高度和容量的不断提升，各种雷击引发的停电事故屡有发生。国内外运行经验表明，直击雷是造成线路跳闸的主要原因，主要分为反击和绕击两类。当线路受到雷击干扰时，其与故障波形相似，均含大量高频成分，易造成暂态量保护的误判。因此，准确可靠识别不同雷击干扰与故障类型，对降低雷电跳闸率和改进防雷措施具有重要指导意义。

目前，国内外学者在雷击干扰与故障识别方面取得了很大进展，主要基于高频分量和时域波形两个方面，根据暂态电流的正、负轴积分差异来判断线路是否故障。但是，受线路结构、雷电流幅值及采样频率低等因素影响，暂态波形中高频分量很难精准测量。

发明内容

针对上述问题，提出了一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法及装置，通过提取母线电压中的扰动电压波形，然后分别拟合扰动电压波形于时间轴上、下方的包络线，进而根据得到的包络线计算积分面积，最后利用波形对称度识别雷击干扰和故障。

本申请第一方面提出了一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法，包括：

获取母线的扰动电压；

根据所述扰动电压，拟合所述扰动电压的波形包络图；

根据所述扰动电压的波形包络图，计算积分判据参数；

根据所述积分判据参数与预设阈值的差值，确定母线扰动原因。

可选的，所述获取母线的扰动电压，包括：

将雷击干扰或故障下的母线电压与正常运行电压的差值作为所述扰动电压，其中，所述扰动电压为有名值或标幺值中的一种。

可选的，所述根据所述扰动电压，拟合所述扰动电压的波形包络图，包括：

将大于0的所述扰动电压作为第一数据集+ΔU(t)，将小于0的所述扰动电压作为第二数据集-ΔU(t)；

根据预设的时间间隔t

分别在每一段+ΔU(t

分别对所述数据集合+ΔU

可选的，所述预设的时间间隔t

可选的，所述根据所述扰动电压的波形包络图，计算积分判据参数，包括：

对所述扰动电压的波形上包络图进行积分，包括：

对所述扰动电压的波形下包络图进行积分，包括：

计算积分判据参数，包括：

其中，S+、S-分别为所述扰动电压的波形在时间窗口τ内的积分，t

可选的，所述积分时间窗口τ的取值为5-20ms。

可选的，所述根据所述积分判据参数与预设阈值的差值，确定母线扰动原因，包括：

若所述积分判据参数小于第一预设阈值，则所述母线扰动由雷击故障引起；

若所述积分判据参数大于第二预设阈值，则所述母线扰动由雷击干扰引起。

本申请第二方面提出一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识装置，包括：

获取模块，用于获取母线扰动电压；

图形模块，用于根据所述扰动电压，拟合所述扰动电压的波形包络图；

计算模块，用于根据所述扰动电压的波形包络图，计算积分判据参数；

判断模块，用于根据所述积分判据参数与预设阈值的差值，确定母线扰动原因。

本申请第三方面，提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述第一方面中任一所述的方法。

本申请第四方面，提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一所述的方法。

本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

通过提取母线电压中的扰动电压波形，然后分别拟合扰动电压波形于时间轴上、下方的包络线，进而根据得到的包络线计算积分面积，最后利用波形对称度识别雷击干扰和故障，能够避免波形记录装置采样频率低、雷电流幅值和故障点位置等因素的影响，为工程实际中辨识雷击干扰和故障提供了参考指导。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请示例性实施例示出的一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法的流程图；

图2是根据本申请一个实施例的拟合扰动电压波形包络图结果；

图3是根据本申请实施例的不同雷击干扰和故障下积分判据参数计算结果；

图4是根据本申请示例性实施例示出的一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识装置的框图；

图5是一种电子设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

图1是根据本申请示例性实施例示出的一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识方法的流程图，如图1所示，该方法包括:

步骤101，获取母线的扰动电压。

本申请实施例中，将雷击干扰或故障下的母线电压与正常运行电压的差值作为扰动电压，其中，扰动电压为有名值或标幺值中的一种。

其中，有名值是实际的电压、电流、功率和阻抗值，而标幺值是有名值除以选定的基准值，例如基准电压，基准功率，以及通过基准电压和功率算出的基准电流和基准阻抗值等。

步骤102，根据扰动电压，拟合扰动电压的波形包络图。

本申请实施例中，拟合扰动电压的波形包络图的步骤如图2所示，包括：

步骤201，将大于0的扰动电压作为第一数据集+ΔU(t)，将小于0的扰动电压作为第二数据集-ΔU(t)；

步骤202，根据预设的时间间隔t

步骤203，分别在每一段+ΔU(t

步骤204，分别对所述数据集合+ΔU

本申请实施例中，预设的时间间隔t

步骤103，根据所述扰动电压的波形包络图，计算积分判据参数。

本申请实施例中，根据如图3所示的步骤来计算积分判据参数，如下：

对扰动电压的波形上包络图进行积分，包括：

对扰动电压的波形下包络图进行积分，包括：

计算积分判据参数，包括：

其中，S+、S-分别为扰动电压的波形在时间窗口τ内的积分，t

本申请实施例中，计算积分的起始时刻应尽量接近雷击干扰或故障起始时刻，积分时间窗口τ的取值为5-20ms。

步骤104，根据积分判据参数与预设阈值的差值，确定母线扰动原因。

本申请实施例中，根据积分判据参数与预设阈值的差值来确定母线扰动原因，例如规定一个预设阈值，若积分判据参数小于第一预设阈值，则母线扰动由雷击故障引起；若积分判据参数大于第二预设阈值，则母线扰动由雷击干扰引起。

在一个实施例中，选择如图2所示的工况：

(a)雷击杆塔(或避雷线)，绝缘子未闪络；

(b)雷击导线，绝缘子未闪络；

(c)雷击杆塔(或避雷线)，绝缘子闪络；

(d)雷击导线，绝缘子闪络。

本申请实施例中，规定时间间隔t0的数值为1ms，积分时间窗口τ的取值为20ms，模拟波形记录装置采样频率分别为1M/s、10k/s和1k/s时，在雷击杆塔未闪络、雷击导线未闪络、雷击杆塔闪络和雷击导线闪络情况下的S计算值结果，如图3所示：

当采样频率分别为1M/s、10k/s和1k/s时，S计算值变化不大，其中雷击未闪络相的S计算值均大于0.75，雷击闪络相的S计算值均小于0.7。

根据上述实施例中的情况，选择第一预设阈值为0.7，第二预设阈值为0.75，由此，以S值<0.7视为雷击故障，S值>0.75视为雷击干扰，来准确有效辨识雷击干扰和雷击故障。

本申请实施例通过提取母线电压中的扰动电压波形，然后分别拟合扰动电压波形于时间轴上、下方的包络线，进而根据得到的包络线计算积分面积，最后利用波形对称度识别雷击干扰和故障，能够避免波形记录装置采样频率低、雷电流幅值和故障点位置等因素的影响，为工程实际中辨识雷击干扰和故障提供了参考指导。

图4是根据本申请示例性实施例示出的一种高鲁棒性储能电站雷击干扰与故障辨识装置，包括：获取模块401、图形模块402、计算模块403和判断模块404。

获取模块401，用于获取母线扰动电压；

图形模块402，用于根据扰动电压，拟合扰动电压的波形包络图；

计算模块403，用于根据扰动电压的波形包络图，计算积分判据参数；

判断模块404，用于根据积分判据参数与预设阈值的差值，确定母线扰动原因。

关于上述实施例中的方法，其中各个方法执行操作的具体方式已经在有关该系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备500的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图5所示，设备500包括计算单元501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的计算机程序或者从存储单元508加载到随机访问存储器(RAM)503中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。计算单元501、ROM 502以及RAM 503通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元501可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元501的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元501执行上文所描述的各个方法和处理，例如语音指令响应方法。例如，在一些实施例中，语音指令响应方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到RAM 503并由计算单元501执行时，可以执行上文描述的语音指令响应方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元501可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行语音指令响应方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。