本发明涉及电线故障检测，尤其涉及一种10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法及系统。
背景技术：
1、10kv系统线路高度较低，且穿越山地林区的线路总长度很长，导线碰树故障绝大多数发生在该电压等级系统中。导线碰树故障具有初始过渡电阻大、发展过程缓变两个显著区别于其他高阻接地故障的特征。导线碰树故障初始过渡电阻通常可达几十至几百千欧，远超现有接地故障检测装置的耐过渡电阻能力，因此该类故障难以在发生初期完成检测。该类故障发展过程缓慢，从发生至故障发展至导线对地闪络的持续时间可达几十分钟至几小时，不具备明显的暂态零序特征，当前具有较高检测灵敏度的基于故障暂态的接地保护方法也难以可靠检出该类故障。因此，继电保护系统需要新的具有更高检测灵敏度的10kv导线碰树故障检测方法。
2、当前接地故障检测方法难以检出导线碰树故障的重要原因之一在于，其故障判断依据的零序电流测量数据是接地故障发生时刻前后几个至十几个工频周期内的零序电流测量量。由于存在不平衡电流波动、强噪声干扰以及其他突发型干扰，以不足一秒时间内的零序电流测量量不足以完全确定零序电流的较小突变是否由接地故障造成，仅当接地故障过渡电阻足够小，零序电流突变量超过干扰量的最大幅值的两倍时，才能完全确定接地故障的存在。
3、为实现导线碰树故障检测，一方面需减少零序电流中不平衡电流等干扰量对故障零序电流测量的影响，另一方面应更充分地利用导线碰树故障长时缓变等更多零序电流特征。对于前者，长时间的零序电流特征数据有助于应用各类数据处理方法排除导线碰树故障期间的背景干扰；对于后者，只有长时间的零序电流数据才可能提取故障的缓变特征。
4、目前，接地故障检测装置临时数据缓存空间较小，在故障触发前仅保留几个工频周期的数据，包含不平衡电流历史波动性特征和导线碰树故障前中期缓变特征的长时间数据未进行留存，不能满足基于长时特征的导线碰树故障检测。
技术实现思路
1、鉴于上述接地故障检测装置检测导线碰树故障中存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明所要解决的问题在于接地故障检测装置临时数据缓存空间较小，在故障触发前仅保留几个工频周期的数据，包含不平衡电流历史波动性特征和导线碰树故障前中期缓变特征的长时间数据未进行留存，不能满足基于长时特征的导线碰树故障检测。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
4、第一方面，本发明实施例提供了10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其包括，获取零序电流测量波形数据，并进行数据预处理；对经过预处理的数据进行特征提取；将特征提取的结果进行数据缓存处理；基于数据调用信号，对数据缓存处理结果进行控制传输。
5、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：所述数据预处理步骤为，在当前秒开始时，将数据预处理中心中长度为fs/50的缓存清零；
6、将缓存中的第1位至第fs/50位依次与输入数据序列相应位数据相加，并将其存入原缓存位置；
7、每当输入fs/50个零序电流测量波形数据时，对应加在缓存对应位置并更新该位置缓存数据，直至当前秒结束；将缓存每一位除以50，得到fs/50个数据组成的秒均波形序列；
8、所述数据预处理计算公式为：
9、xi(n)＝\frac{1}{n}\sum{k＝1}^{n}xi(n+k)
10、其中，xi(n)是第n个预处理样本，xi(n+k)是第n+k个原始采样样本，n为累加次，k是累加索引。
11、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：
12、将缓存每一位除以50，得到fs/50个数据组成的秒均波形序列的操作用于消除随机噪声的影响，其步骤包括，
13、设置噪声测量电路，实时监测fs/50个数据组成的秒均波形序列中的噪声大小，对检测到的数据进行平滑处理；
14、所述获取零序电流测量波形数据i(n)，对数据进行如下三次曲线拟合处理以实现平滑；
15、所述实现平滑计算公式为：
16、i″(n)＝a0+a1n+a2n^2+a3n^3
17、其中，a0、a1、a2以及a3为拟合系数，i”(n)为平滑后的数据；
18、将监测到的噪声大小与预设噪声阈值进行比较；
19、当监测到的噪声大小大于预设噪声阈值时，启动后续的降噪处理，利用小波变换方法对秒均波形序列进行去噪，获得去噪后余量；
20、所述去噪处理计算公式为：
21、i^{″′}(n)＝w(i^{″},psi_{m,n})
22、其中，w(·)为3层小波变换运算，ψ_{m,n}为选取的小波基；
23、对去噪后数据进行以下累加平均预处理；
24、所述累加平均预处理计算公式为：
25、x(n)＝\frac{1}{n}\sum\limits_{k＝0}^{n-1}{i^{″′}(n+k)}
26、其中x(n)是第n个预处理后的数据点，n是累加次数，k是累加索引，i^{”'}(n+k)是第n+k个降噪后原始采样点的数据；
27、将累加预处理后数据作为后续特征提取的输入。
28、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：所述对经过预处理的数据进行特征提取包括，基于数据预处理结果，对其进行fs/50点快速傅里叶变换处理；保留fs/50点快速傅里叶变换处理结果中的若干个固定位置的向量；将保留的若干个固定位置的向量分别乘以100/fs，得到n-1个向量构成的向量序列x。
29、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：所述将特征提取的结果进行数据缓存处理包括，
30、预设存储深度阈值t、最大容量上限m及缓存记录数n，初始化n＝0；
31、提取第n个特征向量序列x(n)，向量维数为l；
32、设置存储空间分配系数k，0<k≤1，k的初始值为0.8；
33、n＝n+1，若n<t，返回重复提取特征向量序列的步骤；
34、若n>＝t，计算所需存储空间s；
35、s＝n*l*d
36、其中，d为单个向量数据所占字节大小；
37、系统判断s是否超过k*m；
38、当s>k*m时，调整k的值，减小存储空间分配量，直至s<k*m；
39、设置压缩编码等级数z，采用z种不同压缩率的编码格式，级联压缩特征向量序列；
40、优先选择压缩率最高的编码格式，依次降低压缩率格式，直至压缩后存储空间满足要求；
41、确认最终采用的压缩编码格式及存储分配系数k值，将压缩编码后的特征向量序列自动保存到数据缓存中；
42、自动执行先入先出替换策略判断数据缓存是否已满；
43、重复提取并压缩编码存储新特征向量序列的步骤。
44、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：所述基于数据调用信号，对数据缓存处理结果进行控制传输包括，基于数据调用信号生成数据传输控制信号；传输数据传输控制信号至数据缓存中心；基于数据传输控制信号对数据缓存处理结果进行控制传输。其中，所述基于数据传输控制信号对数据缓存处理结果进行控制传输用于实现按需调用缓存数据。
45、作为本发明所述10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的一种优选方案，其中：所述基于数据传输控制信号对数据缓存处理结果进行控制传输用于实现按需调用缓存数据，包括，设置缓存数据调用接口，用于接收外部设备发出的数据调用指令；当接收到的数据调用指令中包含数据段信息时，根据包含的起始时间和终止时间，查找对应时间段内的数据缓存处理结果；将查找到的对应数据缓存处理结果按照时间顺序传输给外部调用设备。
46、第二方面，本发明实施例提供了一种10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存系统，其包括数据预处理模块、特征提取模块、数据缓存模块，以及数据输出控制模块。所述数据预处理模块用于获取零序电流测量波形数据，并进行数据预处理，并将数据预处理结果传输至特征提取模块；所述特征提取模块用于对数据预处理结果进行特征提取处理，并将特征提取处理结果传输至数据缓存模块；所述数据缓存模块用于将特征提取处理结果进行数据缓存处理；所述数据输出控制模块用于基于数据调用信号，对数据缓存模块中的数据缓存处理结果进行控制传输。
47、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的任一步骤。
48、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的任一步骤。
49、本发明有益效果为，实现了长时间的零序电流特征数据的留存，为基于长时特征的导线碰树故障检测提供了数据支持。通过数据预处理步骤，减少了零序电流中不平衡电流等干扰量对故障零序电流测量的影响，通过特征提取步骤，提取了导线碰树故障的缓变特征，为后续故障判断提供了特征依据，数据缓存实现了长时间段的特征向量存储，为故障的时间特征分析奠定了基础。系统和设备权利要求将方法转化为实际应用，有利于推广和应用。整体而言，解决了现有技术中数据缓存时间和空间资源局限的问题，改进了导线碰树故障的检测效果，提高了10kv配电网络的供电可靠性。
1.一种10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：所述数据预处理步骤为，
3.如权利要求2所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：将缓存每一位除以50，得到fs/50个数据组成的秒均波形序列的操作用于消除随机噪声的影响，其步骤包括，
4.如权利要求1所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：所述对经过预处理的数据进行特征提取包括，
5.如权利要求1所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：所述将特征提取的结果进行数据缓存处理包括，
6.如权利要求1所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：所述基于数据调用信号，对数据缓存处理结果进行控制传输包括，
7.如权利要求6所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法，其特征在于：所述基于数据传输控制信号对数据缓存处理结果进行控制传输用于实现按需调用缓存数据，包括，
8.一种10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存系统，基于权利要求1～7任一所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存系统，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的10kv配电导线故障检测零序电流数据缓存方法的步骤。
