[发明专利]直流系统故障电弧检测方法、装置、计算机设备

说明书

本申请涉及一种直流系统故障电弧检测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：获取直流系统在第一时间窗内的采样信号；利用小波变换法对所述第一时间窗内的采样信号进行处理，获得所述第一时间窗内所述直流系统的电流信号时频分布矩阵；对所述电流信号时频分布矩阵内的矩阵元素进行处理，确定所述第一时间窗内的电弧特征；将所述第一时间窗内的电弧特征输入至Catboost模型，并根据所述Catboost模型的输出结果判断所述直流系统在所述第一时间窗内是否产生故障电弧。采用本方法能够快速检测不同生弧材料下直流系统中的故障电弧。

技术领域

本申请涉及直流电气故障检测技术领域，特别是涉及一种直流系统故障电弧检测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术

随着科技的发展，以风电、光伏为代表的新型清洁可再生能源成为了电力系统的重要研究领域和未来发展利用方向。在此背景下，新型电力系统基建行业及直流配用电系统的技术日趋发展，直流系统容量的逐步增大，线缆网络的复杂性及负载类型的多样性无疑对直流配用电系统的安全可靠提出了新的要求。供电线路长期投入运行，老化程度在不断加深，系统负载性能多样，线路传输距离长，维护与检测不到位容易引发安全事故。长期投入运行的供电线路容易出现故障电弧等问题。故障电弧是一种气体游离放电现象，也是一种等离子体，它的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现。故障电弧产生时，会释放大量的热，有可能引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸。直流故障电弧电流没有过零点，因此相较于交流电弧更容易自持燃烧，在无人为检测保护的情况下极易引发电气火灾，从而严重威胁影响直流系统的安全与稳定。

针对上述问题，国内外展开了丰富的研究。由于直流电力系统应用场景丰富广泛，线路复杂多样，因此直流电力系统内使用的线缆材料也种类繁多。故障电弧发生时刻及发生位置具有随机性，而且不同材料的线缆均可能发生直流故障电弧，不同材料线缆特性不尽相同，因而可能会对故障电弧检测特性造成干扰。不同生弧环境条件下的直流故障电弧特性存在差异，容易影响故障电弧检测准确率，目前已有的故障电弧检测算法仅适用于紫铜材料下的故障电弧检测，尚未存在针对其他生弧材料的电弧检测算法，因此它们无法在其他生弧材料的环境中及时检测出故障电弧，因此不能保障电力系统的供电安全。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种直流系统故障电弧检测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

第一方面，本申请提供了一种直流系统故障电弧检测方法，所述方法包括：

获取直流系统在第一时间窗内的采样信号；

利用小波变换法对所述第一时间窗内的采样信号进行处理，获得所述第一时间窗内所述直流系统的电流信号时频分布矩阵；

对所述电流信号时频分布矩阵内的矩阵元素进行处理，确定所述第一时间窗内的电弧特征；

将所述第一时间窗内的电弧特征输入至Catboost模型，并根据所述Catboost模型的输出结果判断所述直流系统在所述第一时间窗内是否产生故障电弧。

在其中一个实施例中，所述Catboost模型的输出结果包括第一结果和第二结果；

若在第一时间窗内Catboost模型的输出结果为第一结果，则判定第一时间窗内所述直流系统未产生故障电弧；

若在第一时间窗内Catboost模型的输出结果为第二结果，且第一时间窗之前的预设个数的时间窗所对应的Catboost模型的输出结果均为第二结果，则判定所述第一时间窗内所述直流系统产生故障电弧。

在其中一个实施例中，所述对所述电流信号时频分布矩阵内的矩阵元素进行处理，确定所述第一时间窗内的电弧特征的步骤包括：

对所述电流信号时频分布矩阵中的每个矩阵元素求平方，以将所述电流信号时频分布矩阵变换为目标矩阵；