1.一种架空线路触树故障模拟方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1、基于架空线路与树木接触时电流通路的物理特征,建立由电弧电阻Ra、接触电阻Rc、树木体电阻Rv构成的串联等效电路模型;
步骤2、根据触树故障发展过程中树木介质物态变化规律,将其划分为接触阶段、水分蒸发阶段、炭化阶段、明火阶段四个物理过程;建立电阻率与故障状态的动态关联模型,记为 ,驱动电弧电阻Ra、接触电阻Rc、树木体电阻Rv的动态变化;所述步骤2中分段如下:在 时间段为接触阶段,树干电阻率公式如下:;
式中,ρ0为介质在环境温度下的电阻率,T0是环境温度,T为树干温度,km为电阻率修正系数,kA为与材料相关的常数;
在 时间段为水分蒸发阶段,树干电阻率公式如下:;
式中,ρ10为接触阶段电阻率的终值,kn为电阻率修正系数,b为调节系数,me为树干含水量,me0为树干含水量初始值;
树干含水量为:
;
式中,ke为含水量幅度系数;
在 时间段为碳化阶段,树干电阻率公式如下:;
式中,ρ20分别为水分蒸发阶段电阻率的终值, 为碳化控制系数,t30为碳化阶段初始时刻;
在 时间段为明火阶段,电阻率公式如下:;
式中, 为衰减直流分量控制系数,kr1为衰减直流分量的幅度系数,kr2为振荡分量的幅度系数, 为角频率, 为相位角;
触树故障电阻率公式如下:
;
式中, 为接触阶段电阻率, 为水分蒸发阶段电阻率, 为碳化阶段电阻率,为明火阶段电阻率;
步骤3、利用皮尔逊相关系数法分别计算模拟信号的接触阶段 、水分蒸发阶段、炭化阶段 、明火阶段 和实测信号对应的接触阶段 、水分蒸发阶段 、炭化阶段 、明火阶段 之间的相关性,记为 ;计算接触阶段、水分蒸发阶段和炭化阶段的平均相关系数 ;
步骤4、基于步骤3的平均相关系数 构建判据。
2.如权利要求1所述一种架空线路触树故障模拟方法,其特征在于:所述步骤1中电弧电阻Ra、接触电阻Rc和树木体电阻Rv的公式如下:电弧电阻Ra计算如下式:
;
式中,ua为电弧电压,us为电源电压,uath为电弧电压由电源电压向0转变的电压中值,if为任意时刻树干流过的故障电流,其公式如下:;
式中,ub是半径为 的击穿区域边界半球面上的电压;其公式包括:;
式中, 为树木上的电压, 为介质临界击穿场强;
接触电阻Rc计算如下式:
;
式中, 为树干电阻率, 为击穿区域半径, 为 的高阶无穷小;
树木体电阻Rv计算如下式:
;
式中,S为树干截面积,ρ为树干电阻率,h为树干高度。
3.如权利要求1所述一种架空线路触树故障模拟方法,其特征在于:所述步骤3中皮尔逊相关系数计算公式为:;
式中:x为模拟信号;y为实测信号; 为相关系数; 为模拟信号与实测信号之间的协方差; 、 为模拟信号的均值与方差; 、 为实测信号的均值与方差;
接触阶段、水分蒸发阶段和炭化阶段的平均相关系数 计算公式为:;
若 > ,则架空线路树线接触故障信号模拟精确;否则架空线路树线接触故障信号模拟不精确; 为设定的阈值。
4.一种架空线路触树故障模拟装置,其特征在于,应用于如权利要求1‑3任一所述一种架空线路触树故障模拟方法,包括:电路模型构建模块:基于架空线路与树木接触时电流通路的物理特征,构建由电弧电阻Ra、接触电阻Rc、树木体电阻Rv构成的串联等效电路模型;
故障阶段划分与电阻率动态关联模块:根据触树故障发展过程中树木介质物态变化规律,将故障过程划分为接触阶段、水分蒸发阶段、炭化阶段、明火阶段四个物理过程,并建立电阻率与故障状态的动态关联模型;
信号模拟与相关性计算模块:利用电路模型构建模块和故障阶段划分与电阻率动态关联模块的输出,模拟架空线路触树故障信号,并利用皮尔逊相关系数法分别计算模拟信号与实测信号在各阶段的相关性;
模拟精度判断模块:基于信号模拟与相关性计算模块的输出,构建判断依据,当平均相关系数满足设定阈值 时,判定架空线路树线接触故障信号模拟精确;否则判定模拟不精确;
用户界面与数据管理模块:提供用户界面,允许用户输入参数、查看模拟结果、调整阈值等,并管理模拟过程中的数据存储与检索。
5.一种处理器,其特征在于:被配置成执行根据权利要求1至3中任一项所述的一种架空线路触树故障模拟方法。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于: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权利要求1至3中任一项所述的一种架空线路触树故障模拟方法。