本發(fā)明涉及電路斷路保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城市化的發(fā)展，我國城市電路中的負(fù)荷增長水平較快，負(fù)荷越發(fā)密集，導(dǎo)致短路電流水平持續(xù)增長，所以短路電流帶來的危害日益突出。除設(shè)備、線路的老化導(dǎo)致的短路電流之外，電力系統(tǒng)中不同的高、低電壓等級(jí)聯(lián)合投入形成的電磁環(huán)網(wǎng)也會(huì)增加短路電流水平，如今電力系統(tǒng)運(yùn)行水平的額定值已經(jīng)不足以實(shí)際運(yùn)行。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要及時(shí)切斷短路電流。通過斷路器斷開電路可以有效的防止短路電流對電流線路的危害，但是線路中的短路電流水平若長期超過斷路器的額定電流，將會(huì)造成斷路器的迅速發(fā)熱，嚴(yán)重則導(dǎo)致斷路器爆炸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速確定線路中短路電流是否超過線路中保護(hù)裝置的額定電流值，并解決線路中短路的短路電流值過高超過線路中斷路器開斷的額定電流值時(shí)，導(dǎo)致的線路爆炸。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法，包括以下步驟：

s1、采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

s2、當(dāng)所述短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

s3、通過所述長窗短路電流有效值和所述斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定所述斷路器的工作狀態(tài)，根據(jù)所述斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到所述斷路器。

本發(fā)明的有益效果是：通過采集待檢測區(qū)域發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的電流采樣數(shù)據(jù)，并計(jì)算出短窗短路電流值，當(dāng)短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差附近時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷是否斷開該電路，此時(shí)采集長窗時(shí)間內(nèi)的電流采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算長窗短路電流值，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，判斷如何向斷路器發(fā)送控制指令。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，s2中還包括：當(dāng)所述短窗短路電流有效值小于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最小值時(shí)，通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷；當(dāng)所述短窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最大值時(shí)，向所述斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：當(dāng)所述短窗短路電流值小于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，可以判斷所述短窗短路電流值安全，通過相控開斷技術(shù)控制所述斷路器開斷，保護(hù)電路；當(dāng)所述短窗電路電流值大于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，想所述斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令，防止此時(shí)斷路器開斷，短路電流值過高導(dǎo)致的斷路器過載爆炸。

進(jìn)一步，s3中具體包括：s3a、當(dāng)所述長窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，向所述斷路器發(fā)送控制指令控制斷路器閉鎖保護(hù)；

s3b、當(dāng)所述長窗短路電流有效值小于所述短路器的額定斷路開斷電流值時(shí)，通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷。

進(jìn)一步，s1中具體包括：當(dāng)待檢測區(qū)域的電路發(fā)生短路時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的2-5毫秒的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ia；根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值，具體的，將短窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到短窗短路電流預(yù)測模型

ia＝x1+x2t+x3·sinωt+x4·cosωt；

根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合短窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1、x2、x3和x4的值，通過所得x1、x2、x3和x4的值計(jì)算得到所述短窗短路電流算式中短路電流的衰減直流分量的幅值k1、直流分量時(shí)間常數(shù)τ1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路初始相角θ；結(jié)合所述短窗短路電流算式計(jì)算得到所述短窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，ω為角速度值，θ為初相角值；其中，k1＝x1,

進(jìn)一步，s2中采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值，具體包括：采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的10-20毫秒內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ib；根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值，具體的，將長窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到長窗短路電流預(yù)測模型

ib＝x1+x2′t+x3′sinωt+x4′cosωt+x5′tsinωt+x6′tcosωt；

根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合長窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值，通過所得x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值計(jì)算得到所述長窗短路電流算式中的短路電流的衰減直流分量的幅值k1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路電流的衰減周期分量的幅值k3、基波分量時(shí)間常數(shù)τ2、短路初始相角θ；結(jié)合所述長窗短路電流算式計(jì)算得到所述長窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，為衰減周期分量，ω為角速度值，θ為初相角值，τ2為衰減周期分量的時(shí)間常數(shù)；k1＝x1′,

本發(fā)明還提供實(shí)現(xiàn)上述方法的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)系統(tǒng)，包括：短路檢測儀、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊、短路電流計(jì)算模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊、控制模塊和斷路器；

所述短路檢測儀，用于判斷待檢測區(qū)域電路是否發(fā)生短路，并在待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路時(shí)，向所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送提示信息；

所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊，用于接收所述提示信息，并采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)；

所述短路電流計(jì)算模塊，根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

所述第一判斷模塊，用于將所述短窗短路電流有效值與斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍的最大值和最小值進(jìn)行數(shù)值大小比較；當(dāng)所述短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，向所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送判斷信息；

所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收所述判斷信息，并根據(jù)所述判斷信息采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)；

所述短路電流計(jì)算模塊，還用于根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

所述第二判斷模塊，用于通過所述長窗短路電流有效值和所述斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定所述斷路器的工作狀態(tài)；

所述控制模塊，用于根據(jù)所述斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到所述斷路器。

進(jìn)一步，所述第一判斷模塊，用于將所述短窗短路電流有效值與斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍的最大值和最小值進(jìn)行數(shù)值大小比較；當(dāng)所述短窗短路電流有效值小于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最小值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷；當(dāng)所述短窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最大值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊向所述斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令。

進(jìn)一步，所述第二判斷模塊，用于通過所述長窗短路電流有效值和所述斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定所述斷路器的工作狀態(tài)；當(dāng)所述長窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊向所述斷路器發(fā)送控制指令控制斷路器閉鎖保護(hù)；當(dāng)所述長窗短路電流有效值小于所述短路器的額定斷路開斷電流值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷。

進(jìn)一步，所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ia；所述短路電流計(jì)算模塊，具體用于根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值，具體的，將短窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到短窗短路電流預(yù)測模型

ia＝x1+x2t+x3·sinωt+x4·cosωt；

根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合短窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1、x2、x3和x4的值，通過所得x1、x2、x3和x4的值計(jì)算得到所述短窗短路電流算式中短路電流的衰減直流分量的幅值k1、直流分量時(shí)間常數(shù)τ1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路初始相角θ；結(jié)合所述短窗短路電流算式計(jì)算得到所述短窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，ω為角速度值，θ為初相角值；其中，k1＝x1,

進(jìn)一步，所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ib；所述短路電流計(jì)算模塊，具體用于根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值，具體的，將長窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到長窗短路電流預(yù)測模型

ib＝x1+x2′t+x3′sinωt+x4′cosωt+x5′tsinωt+x6′tcosωt；

根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合長窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值，通過所得x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值計(jì)算得到所述長窗短路電流算式中的短路電流的衰減直流分量的幅值k1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路電流的衰減周期分量的幅值k3、基波分量時(shí)間常數(shù)τ2、短路初始相角θ；結(jié)合所述長窗短路電流算式計(jì)算得到所述長窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，為衰減周期分量，ω為角速度值，θ為初相角值，τ2為衰減周期分量的時(shí)間常數(shù)；k1＝x1′,

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電路發(fā)生短路故障時(shí)短路電流隨時(shí)間變化曲線示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法，包括以下步驟：

s1、采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，采集電路發(fā)生短路后的時(shí)間和隨時(shí)間變化的短窗電流實(shí)際值，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)和短窗短路電流算式即可計(jì)算出短窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到短窗短路電流有效值。

s2、當(dāng)短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)短窗短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差附近時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷是否斷開該電路，此時(shí)采集電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)該長窗電流采樣數(shù)據(jù)和長窗短路電流算式即可計(jì)算出長窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到長窗短路電流的有效值。

s3、通過長窗短路電流有效值和斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定斷路器的工作狀態(tài)，根據(jù)斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到斷路器；

具體的，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，判斷如何向斷路器發(fā)送控制指令，如長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值大時(shí)，根據(jù)斷路器的工作原理，為防止電流值過高，此時(shí)不能強(qiáng)行開斷電路引起斷路器爆炸，長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值小時(shí)，可以開斷電路而不會(huì)因電流值過高導(dǎo)致斷路器爆炸。

如圖2所示，為電路發(fā)生故障時(shí)，電路中的電流隨時(shí)間變化曲線圖，其中a點(diǎn)為發(fā)生故障，t1為短窗預(yù)測時(shí)間，t2為長窗預(yù)測時(shí)間，t3為系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作指令計(jì)算過程時(shí)長和斷路器動(dòng)作的時(shí)間，超過時(shí)長未及時(shí)動(dòng)作，電路容易因短路電流過大而造成電路中其他負(fù)載發(fā)聲故障,t4為斷路器開斷后熄弧過程時(shí)間。

本發(fā)明實(shí)施例還提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法。該電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法包括：

s21、采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，采集電路發(fā)生短路后的時(shí)間和隨時(shí)間變化的短窗電流實(shí)際值，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)和短窗短路電流算式即可計(jì)算出短窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到短窗短路電流有效值。

s22、當(dāng)所述短窗短路電流有效值小于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最小值時(shí)，通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷；當(dāng)所述短窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最大值時(shí)，向所述斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令；

具體的，當(dāng)短窗短路電流有效值小于斷路器的額定開斷電流值時(shí)誤差范圍內(nèi)的最小值時(shí)，可以判斷短窗短路電流有效值的波動(dòng)不會(huì)超過斷路器的額定開斷電流值，此時(shí)控制所述斷路器開斷，而短窗短路電流有效值的波動(dòng)不會(huì)超出斷路器的額定開斷電流值，當(dāng)短窗短路電流有效值大于斷路器的額定開斷電流值時(shí)誤差范圍內(nèi)的最大值時(shí)，可以判斷短窗短路電流有效值的波動(dòng)會(huì)超過斷路器的額定開斷電流值，因短路電流值過高，此時(shí)控制所述控制斷路器開斷會(huì)導(dǎo)致斷路器過載爆炸。

本發(fā)明實(shí)施例還提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法。該電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法包括：

s31、采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，采集電路發(fā)生短路后的時(shí)間和隨時(shí)間變化的短窗電流實(shí)際值，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)和短窗短路電流算式即可計(jì)算出短窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到短窗短路電流有效值。

s32、當(dāng)短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)短窗短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差附近時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷是否斷開該電路，此時(shí)采集電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)該長窗電流采樣數(shù)據(jù)和長窗短路電流算式即可計(jì)算出長窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到長窗短路電流的有效值。

s33a、當(dāng)所述長窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，向所述斷路器發(fā)送控制指令控制斷路器閉鎖保護(hù)；

s33b、當(dāng)所述長窗短路電流有效值小于所述短路器的額定斷路開斷電流值時(shí)，通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷。

具體的，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，判斷如何向斷路器發(fā)送控制指令，如長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值大時(shí)，根據(jù)斷路器的工作原理，為防止電流值過高，此時(shí)不能強(qiáng)行開斷電路引起斷路器爆炸，長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值小時(shí)，可以開斷電路而不會(huì)因電流值過高導(dǎo)致斷路器爆炸。

本發(fā)明實(shí)施例還提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法。該電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法包括：

s41、當(dāng)待檢測區(qū)域的電路發(fā)生短路時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的2-5毫秒的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ia；將短窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到短窗短路電流預(yù)測模型

ia＝x1+x2t+x3·sinωt+x4·cosωt；

根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合短窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1、x2、x3和x4的值，通過所得x1、x2、x3和x4的值計(jì)算得到所述短窗短路電流算式中短路電流的衰減直流分量的幅值k1、直流分量時(shí)間常數(shù)τ1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路初始相角θ；結(jié)合所述短窗短路電流算式計(jì)算得到所述短窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，ω為角速度值，θ為初相角值；其中，k1＝x1,

具體的，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，采集電路發(fā)生短路后的時(shí)間和隨時(shí)間變化的短窗電流實(shí)際值，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)和短窗短路電流算式即可計(jì)算出短窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到短窗短路電流有效值；短窗的時(shí)間內(nèi)，基波分量所衰減的量相對于初始幅值可以忽略，故此時(shí)的短窗短路電流算式中相比較于長窗短路電流算式不考慮基波分量衰減幅值的影響。

s42、當(dāng)短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)短窗短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差附近時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷是否斷開該電路，此時(shí)采集電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)該長窗電流采樣數(shù)據(jù)和長窗短路電流算式即可計(jì)算出長窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到長窗短路電流的有效值。

s43、通過長窗短路電流有效值和斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定斷路器的工作狀態(tài)，根據(jù)斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到斷路器；

具體的，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，判斷如何向斷路器發(fā)送控制指令，如長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值大時(shí)，根據(jù)斷路器的工作原理，為防止電流值過高，此時(shí)不能強(qiáng)行開斷電路引起斷路器爆炸，長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值小時(shí)，可以開斷電路而不會(huì)因電流值過高導(dǎo)致斷路器爆炸。

本發(fā)明實(shí)施例還提供的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法。該電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)方法包括：

s51、采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

具體的，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，采集電路發(fā)生短路后的時(shí)間和隨時(shí)間變化的短窗電流實(shí)際值，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)和短窗短路電流算式即可計(jì)算出短窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到短窗短路電流有效值。

s52、當(dāng)短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的10-20毫秒內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ib；根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值，具體的，將長窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到長窗短路電流預(yù)測模型

ib＝x1+x2′t+x3′sinωt+x4′cosωt+x5′tsinωt+x6′tcosωt；

根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合長窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值，通過所得x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值計(jì)算得到所述長窗短路電流算式中的短路電流的衰減直流分量的幅值k1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路電流的衰減周期分量的幅值k3、基波分量時(shí)間常數(shù)τ2、短路初始相角θ；結(jié)合所述長窗短路電流算式計(jì)算得到所述長窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，為衰減周期分量，ω為角速度值，θ為初相角值，τ2為衰減周期分量的時(shí)間常數(shù)；k1＝x1′,

具體的，當(dāng)短窗短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差附近時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷是否斷開該電路，此時(shí)采集電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)該長窗電流采樣數(shù)據(jù)和長窗短路電流算式即可計(jì)算出長窗短路電流算式中各系數(shù)的值，并由此得到長窗短路電流的有效值；此時(shí)的長窗短路電流算式需要考慮短路電流的衰減周期分量的幅值的影響。

s53、通過長窗短路電流有效值和斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定斷路器的工作狀態(tài)，根據(jù)斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到斷路器；

具體的，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，判斷如何向斷路器發(fā)送控制指令，如長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值大時(shí)，根據(jù)斷路器的工作原理，為防止電流值過高，此時(shí)不能強(qiáng)行開斷電路引起斷路器爆炸，長窗短路電流值比斷路器的額定開斷電流值小時(shí)，可以開斷電路而不會(huì)因電流值過高導(dǎo)致斷路器爆炸。

如圖3所示，本發(fā)明還提供實(shí)現(xiàn)上述方法的一種電路短路電流快速預(yù)測及保護(hù)系統(tǒng)，包括：短路檢測儀、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊、短路電流計(jì)算模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊、控制模塊和斷路器；

短路檢測儀，用于判斷待檢測區(qū)域電路是否發(fā)生短路，并在待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路時(shí)，向基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送提示信息；

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊，用于接收提示信息，并采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)；

短路電流計(jì)算模塊，根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值；

第一判斷模塊，用于將短窗短路電流有效值與斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍的最大值和最小值進(jìn)行數(shù)值大小比較；當(dāng)短窗短路電流有效值在斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)時(shí)，向基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送判斷信息；

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收判斷信息，并根據(jù)判斷信息采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗電流采樣數(shù)據(jù)；

短路電流計(jì)算模塊，還用于根據(jù)長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值；

所述第二判斷模塊，用于通過所述長窗短路電流有效值和所述斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定所述斷路器的工作狀態(tài)；

所述控制模塊，用于根據(jù)所述斷路器的工作狀態(tài)生成相應(yīng)控制指令發(fā)送到所述斷路器。

優(yōu)選的，第一判斷模塊，用于將短窗短路電流有效值與斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍的最大值和最小值進(jìn)行數(shù)值大小比較；當(dāng)短窗短路電流有效值小于斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最小值時(shí)，調(diào)用控制模塊通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷；當(dāng)短窗短路電流有效值大于斷路器的額定開斷電流值的誤差范圍內(nèi)的最大值時(shí)，調(diào)用控制模塊向斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令。

本申請中相控開斷技術(shù)即為相控合閘，相控合閘顧名思義是在斷路器合閘過程中，利用相控技術(shù)，保證觸點(diǎn)在理想的相位角接觸，使回路導(dǎo)通，以最大限度的消除在合閘/分閘操作過程中所引起的勵(lì)磁涌流和操作過電壓等暫態(tài)過程。相控開斷技術(shù)的提出已有40年，在90年代以前，相控開斷技術(shù)一直停留在理論研究方面。但是進(jìn)入90年代，斷路器制造水平提高和基于微處理機(jī)、微電子技術(shù)的測控技術(shù)提高，用戶對供電質(zhì)量要求提高，表現(xiàn)在歐美對選相控制斷路器使用量迅速增加。

優(yōu)選的，所述第二判斷模塊，用于通過所述長窗短路電流有效值和所述斷路器的額定開斷電流值的大小比較確定所述斷路器的工作狀態(tài)；當(dāng)所述長窗短路電流有效值大于所述斷路器的額定開斷電流值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊向所述斷路器發(fā)送控制指令控制斷路器閉鎖保護(hù)；當(dāng)所述長窗短路電流有效值小于所述短路器的額定斷路開斷電流值時(shí)，調(diào)用所述控制模塊通過相控開斷技術(shù)生成控制指令，并發(fā)送到所述斷路器控制斷路器開斷。

具體的，如斷路器的額定斷路開斷電流的誤差系數(shù)ε，ε為0.1，當(dāng)短窗短路電流有效值大于icb(1+ε)時(shí)，控制模塊向斷路器發(fā)送斷路器閉鎖保護(hù)的控制指令；當(dāng)短窗短路電流有效值小于icb(1-ε)時(shí)，控制模塊通過相控開斷技術(shù)向斷路器發(fā)送斷路器開斷的控制指令；當(dāng)短窗短路電流有效值小于或等于icb(1+ε)且大于或等于icb(1-ε)時(shí)，采集待檢測區(qū)域電路發(fā)生短路后的長窗時(shí)間內(nèi)的長窗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并根據(jù)長窗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流值ib。

優(yōu)選的，短窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ia；短路電流計(jì)算模塊，具體用于根據(jù)短窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出短窗短路電流有效值，具體的，將短窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到短窗短路電流預(yù)測模型

ia＝x1+x2t+x3·sinωt+x4·cosωt；

根據(jù)所述短窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合短窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1、x2、x3和x4的值，通過所得x1、x2、x3和x4的值計(jì)算得到所述短窗短路電流算式中短路電流的衰減直流分量的幅值k1、直流分量時(shí)間常數(shù)τ1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路初始相角θ；結(jié)合所述短窗短路電流算式計(jì)算得到所述短窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，ω為角速度值，θ為初相角值；其中，k1＝x1,

優(yōu)選的，長窗電流采樣數(shù)據(jù)包括：電路發(fā)生短路后的時(shí)間t和隨時(shí)間t變化的短窗電流實(shí)際值ib；短路電流計(jì)算模塊，具體用于根據(jù)長窗電流采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出長窗短路電流有效值，，具體的，將長窗短路電流算式通過泰勒展開式展開，得到

并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，得到長窗短路電流預(yù)測模型

ib＝x1+x2′t+x3′sinωt+x4′cosωt+x5′tsinωt+x6′tcosωt；

根據(jù)所述長窗電流采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合長窗短路電流預(yù)測模型使用最小二乘法計(jì)算得到系數(shù)x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值，通過所得x1'、x2'、x3'、x4'、x5'和x6'的值計(jì)算得到所述長窗短路電流算式中的短路電流的衰減直流分量的幅值k1、短路電流的基波分量的幅值k2、短路電流的衰減周期分量的幅值k3、基波分量時(shí)間常數(shù)τ2、短路初始相角θ；結(jié)合所述長窗短路電流算式計(jì)算得到所述長窗短路電流有效值；

其中，為時(shí)間t內(nèi)的衰減直流分量，e為自然對數(shù)的底數(shù)，τ1為衰減直流分量的時(shí)間常數(shù)，k2sin(ωt+θ)為時(shí)間t內(nèi)的基波分量，為衰減周期分量，ω為角速度值，θ為初相角值，τ2為衰減周期分量的時(shí)間常數(shù)；k1＝x1′,

實(shí)施例：本發(fā)明通過計(jì)算電路故障時(shí)，電路中產(chǎn)生的短路電流的短窗時(shí)間內(nèi)的短窗電流采樣數(shù)據(jù)，計(jì)算出短窗短路電流有效值，通過短窗短路電流有效值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)快速判斷是否可以閉鎖或開斷斷路器以保護(hù)電路，當(dāng)短窗短路電流值在斷路器的額定開斷電流值誤差范圍內(nèi)時(shí)，因短窗電流短時(shí)間內(nèi)有一定的波動(dòng)，計(jì)算此時(shí)的長窗短路電流有效值，，通過長窗短路電流值與斷路器的額定開斷電流值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)判斷否可以閉鎖或開斷斷路器以保護(hù)電路。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。