[发明专利]船舶中压电力系统接地故障辨识算法有效性判定方法

权利要求书

1.一种船舶中压电力系统接地故障辨识算法有效性判定方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、利用电流传感器采集船舶中压电力系统的三相电流I_a、I_b、I_c；

（2）、将采集到的三相电流数据分别代入船舶中压电力系统接地故障电弧模型，得到间歇性电弧接地故障相电压波形；

（3）、将间歇性电弧接地故障相电压波形代入故障识别方法，如能识别故障，即故障识别方法进为有效方法。

2.根据权利要求1所述的船舶中压电力系统接地故障辨识算法有效性判定方法，其特征在于所述船舶中压电力系统接地故障电弧模型如下：

Ua(t)=Hak2(Ua1+Ub1Ia1n1ibn1(t)+Rδ1ib(t)+La(t)Ib1n2ibn2(t)dia(t)dt)+ξia(t)≥0-Hak2(Ua2+Ub2Ia2n3ibn3(t)+Rδ2ib(t)-La(t)Ib2n4ibn4(t)dia(t)dt)+ξia(t)<0---(1)]]>

式（1）中i_b(t)为

ib(t)=I0|ia(t)|<I0|ia(t)||ia(t)|≥I0---(2)]]>

式（1）中L_a(t)为

La(t)=La1dia(t)dt≥0,ia(t)≥0La2dia(t)dt<0,ia(t)≥0La3dia(t)dt≥0,ia(t)<0La4dia(t)dt<0,ia(t)<0---(3)]]>

U_a1=0.05V、U_a2=0.025V、U_b1=40V、U_b2=20V、L_a1=0.01H、L_a2=0.007H、L_a3=0.004H、L_a4=0.005H、R_δ1=0.2Ω、R_δ2=0.02Ω、n₁=0.4、n₂=0.8、n₃=0.4、n₄=0.8、k₂=0.6、H_a=60、I_a1=1A、I_a2=1A、I_b1=1A、I_b2=1A、I₀=0.2A，ξ(t)为高斯噪声。

3.根据权利要求1所述的船舶中压电力系统接地故障辨识算法有效性判定方法，其特征在于所述故障识别方法为：

第1步：将采样率设置为1kHz，对船舶中压电力系统的三相相电压及零序电流进行采样，对三相相电压采样信号的绝对值进行Gradient-Closing变换，并同时实时检测零序电流是否超过阈值I⁽⁰⁾_max，若是则转入第2步，反之则重新进行第1步；

所述Gradient-Closing变换对的方法如下：

（1）、对三相相电压的采样信号v_a(n)、v_b(n)、v_c(n)取绝对值，并利用结构元素g₁(n)分别对其进行腐蚀运算和膨胀运算，其中结构元素g₁(n)为扁平结构元素，其设定为：

g₁(n)=0(n=0,1,2,M-1)

对于A相相电压，其腐蚀运算为：

(|va|⊕g1)(n)=maxm=0,1,···,M-1n=0,1,···,N+M-2{|va(n-m)|+g1(m)}---(1.1)]]>

其膨胀运算为：

(|va|Θg1)(n)=manm=0,1,···,M-1n=0,1,···,N+M-2{|va(n-m)|-g1(m)}---(1.2)]]>

其中M取1/2个工频周期的宽度，N取1～2个工频周期的宽度；

（2）、在得到三相相电压信号绝对值的腐蚀运算和膨胀运算的运算结果后，进行梯度运算：

G_gard(|v_a(n)|)=(|v_a|⊕g₁)(n)-(|v_a|Θg₁)(n)   （1.3）G_gard(|v(n)|)是对v(n)的绝对值做梯度运算；

（3）、利用结构元素g₂(n)对梯度运算的结果进行闭运算，即得到三相相电压经Gradient-Closing变换后的结果：

G_gard(|v_a(n)|)·g₂(n)=[(|v_a|⊕g)(n)-(|v_a|Θg)(n)]⊕g₂(n)Θg₂(n)   （1.4）其中，g₂(n)=0(n=0,1,2,…,15)；

在对三相相电压采样信号的绝对值进行Gradient-Closing变换的同时，对零序电流进行实时检测；其中I⁽⁰⁾_max为船舶中压电力系统中发生接地故障时的电流阈值，I⁽⁰⁾_max根据系统的参数设定，当检测到的零序电流超过阈值I⁽⁰⁾_max时，即中压电力系统发生接地故障；

第2步：判断经Gradient-Closing变换后三相相电压信号中是否某一相相电压信号会出现幅度超过△U_max的跳变，若变换后的三相相电压中的任意一相的相电压跳变幅值大于或等于△U_max，则转入第3步；若变换后的三相相电压中的任意一相相电压的跳变幅值小于△U_max，则系统出现单次放电现象，其中△U_max为船舶中压电力系统中发生间歇性接地故障和金属性接地故障时相电压信号出现的幅度变化阈值△U_max=500V；

第3步：判断发生电压信号出现幅度超过△U_max的跳变后，如果跳变后的电压信号幅度值超过阈值U_max且超过阈值U_max后持续两个工频周期，系统出现间歇性接地故障；如果跳变后的电压信号幅度值未超过阈值U_max，系统出现金属性接地故障；其中，U_max为船舶中压电力系统中发生间歇性接地故障时电压信号幅度出现超过△U_max的跳变后的相电压幅度阈值U_max=1kV。