本发明涉及导线触树故障起火时刻估算，尤其涉及一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法及系统。
背景技术：
1、在配电网故障中，高阻接地故障是其常见形式，约占其5％～10％。当架空线与沙土、树枝、混凝土等介质接触时，其接地电阻呈非线性且阻值高达几百至上千欧，称为高阻接地故障(high impedance fault，hif)。国际电子与电气工程师协会(ieee)将hif定义为中性点有效接地系统中的线路经草地、混凝土、树枝等介质的接地，但不能被常规过流保护装置检测到的一种故障。在中性点非有效接地系统中，对hif尚且没有明确定义，研究者认为hif的阻值在几百ω到几十kω不等。hif的发生形式、接地介质种类繁多，主要分为3类，即断线后经草地、沥青等非金属介质接地；树枝被大风吹动后与线路接触引起的树闪放电；线路下垂与人或其他导电体接触所引发的故障。而架空导线单相触树接地故障属于hif中的一种。
2、目前，在国内外，研究者们纷纷进行了关于电气导线对树木的触发效应的试验模拟，并在此基础上深入研究了树木起火以及电气量变化的机理。尽管国内外在树木起火机理及电气特征与点燃过程的关联方面已有初步研究，但对于树木被点燃后火势如何发展的机理分析，以及如何将电气特征与树木点燃过程联系起来，为实际的消防工程提供指导的研究仍相对匮乏。为此，本技术在开放环境条件下进行导线单相触树的试验模拟，随后通过对植被起火和幅值变化原理的深入分析，梳理了电气特征与物理现象之间的联系。通过对实验结果和理论分析的结合，提出了一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
3、因此，本发明提供了一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法及系统，能够解决背景技术中提到的问题。
4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
5、第一方面，本发明提供了一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，包括：
6、获取模拟试验过程试验树木与导线从接触时至起火所需的能量，并建立关于所述能量的基于时间的试验工频幅值波形曲线图，并获取试验工频幅值波形曲线与时间轴形成的第一面积阈值；
7、获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅值，根据所述零序电流工频分量幅值获取工频幅值波形曲线；
8、对所述工频幅值波形曲线进行滤波平滑处理，得到曲线上所有的极值点，通过对每个极值点构建以其为起点的水平线段，并与相邻极值点形成的水平线段和垂直线段共同围成若干个三角形，并计算所有三角形的总面积；
9、将所述总面积与所述第一面积阈值进行比较，得到导线触树故障起火估算时间。
10、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述获取模拟试验过程试验树木与导线从接触时至起火所需的能量，并建立关于所述能量的基于时间的试验工频幅值波形曲线图，并获取试验工频幅值波形曲线与时间轴形成的第一面积阈值包括：
11、获取记录所述试验树木与导线接触的第一时间点和记录所述试验树木起火的第二时间点；
12、根据所述第一时间点、所述第二时间点、零序电压幅值的等效系数和所述试验工频幅值波形曲线，计算得到所述试验树木从与导线接触到起火所需的能量；
13、根据所述能量得到试验工频幅值波形曲线与时间轴围成的面积，进行优化处理形成三角形面积，修正三角形面积后设定为起火的第一面积阈值。
14、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述获取记录所述试验树木与导线接触的第一时间点和记录所述试验树木起火的第二时间点包括：
15、获取摄像设备记录所述试验树木引燃的试验全过程；
16、根据摄像设备记录的视频数据，得到所述试验树木与导线接触的第一时间点和记录所述试验树木起火的第二时间点。
17、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅值，根据所述零序电流工频分量幅值获取工频幅值波形曲线包括：
18、获取预设周期内每隔一个预设时间间隔采集一次零序电流工频分量幅值的采样数据；
19、根据所述采样数据得到一个所述预设周期的工频幅值波形曲线。
20、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述对所述工频幅值波形曲线进行滤波平滑处理，得到曲线上所有的极值点，通过对每个极值点构建以其为起点的水平线段，并与相邻极值点形成的水平线段和垂直线段共同围成若干个三角形，并计算所有三角形的总面积包括：
21、对所述工频幅值波形曲线进行平滑处理；
22、计算平滑处理后曲线的一阶导数，根据所述一阶导数计算极值点；
23、对每个极值点进行差分计算，根据差分值的正负确定极值点的位置；
24、删除线段斜率为负的区域，保留斜率为正的线段所围成的三角形；
25、对保留的正斜率三角形进行重新拼接，并计算所有三角形的总面积。
26、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述将所述总面积与所述第一面积阈值进行比较，得到导线触树故障起火估算时间包括：
27、若所述总面积小于所述第一面积阈值，则重新获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅，并重新开始进行计算，直至所述总面积不小于所述第一面积阈值；
28、若所述总面积大于或等于所述第一面积阈值，则判定所述总面积等于所述第一面积阈值在时间轴最后一个时间点为起火点，或者所述总面积大于所述第一面积阈值的那一时刻为起火点。
29、作为本发明所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法的一种优选方案，其中：所述修正三角形面积后设定为起火的第一面积阈值包括：
30、获取模拟试验下的面积均值和面积标准差；
31、根据所述面积均值和所述面积标准差得到修正后的面积阈值。
32、第二方面，本发明提供了一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算系统，包括：
33、第一面积获取模块，用于获取模拟试验过程试验树木与导线从接触时至起火所需的能量，并建立关于所述能量的基于时间的试验工频幅值波形曲线图，并获取试验工频幅值波形曲线与时间轴形成的第一面积阈值；
34、曲线获取模块，用于获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅值，根据所述零序电流工频分量幅值获取工频幅值波形曲线；
35、第二面积获取模块，用于对所述工频幅值波形曲线进行滤波平滑处理，得到曲线上所有的极值点，通过对每个极值点构建以其为起点的水平线段，并与相邻极值点形成的水平线段和垂直线段共同围成若干个三角形，并计算所有三角形的总面积；
36、比较模块，用于将所述总面积与所述第一面积阈值进行比较，得到导线触树故障起火估算时间。
37、第三方面，本发明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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
38、第四方面，本发明提供了一种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所述的方法的步骤。
39、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提出一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法及系统，获取模拟试验过程试验树木与导线从接触时至起火所需的能量，并建立关于所述能量的基于时间的试验工频幅值波形曲线图，并获取试验工频幅值波形曲线与时间轴形成的第一面积阈值；获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅值，根据所述零序电流工频分量幅值获取工频幅值波形曲线；对所述工频幅值波形曲线进行滤波平滑处理，得到曲线上所有的极值点，通过对每个极值点构建以其为起点的水平线段，并与相邻极值点形成的水平线段和垂直线段共同围成若干个三角形，并计算所有三角形的总面积；将所述总面积与所述第一面积阈值进行比较，得到导线触树故障起火估算时间。通过对树木起火和幅值变化原理的深入分析，梳理了电气特征与物理现象之间的联系，提出了基于面积大小的起火时刻检测方法，得出了植被起火时幅值的面积阈值，该面积阈值在大多数树木起火的情境下具有适用性，这一发现对于实际的消防工程提供了有益的参考，为消防策略的制定和火灾预防提供新的视角。
1.一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述获取模拟试验过程试验树木与导线从接触时至起火所需的能量，并建立关于所述能量的基于时间的试验工频幅值波形曲线图，并获取试验工频幅值波形曲线与时间轴形成的第一面积阈值包括：
3.如权利要求2所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述获取记录所述试验树木与导线接触的第一时间点和记录所述试验树木起火的第二时间点包括：
4.如权利要求3所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述获取保护装置处单相导线的零序电流工频分量幅值，根据所述零序电流工频分量幅值获取工频幅值波形曲线包括：
5.如权利要求4所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述对所述工频幅值波形曲线进行滤波平滑处理，得到曲线上所有的极值点，通过对每个极值点构建以其为起点的水平线段，并与相邻极值点形成的水平线段和垂直线段共同围成若干个三角形，并计算所有三角形的总面积包括：
6.如权利要求5所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述将所述总面积与所述第一面积阈值进行比较，得到导线触树故障起火估算时间包括：
7.如权利要求6所述的基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算方法，其特征在于，所述修正三角形面积后设定为起火的第一面积阈值包括：
8.一种基于长时窗面积检测的导线触树故障起火时刻估算系统，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至7中任一项所述的方法的步骤。
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至7中任一项所述的方法的步骤。
