CN101539607A - 一种小电流接地系统接地选线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地系统接地选线的方法：对零序电压、零序电流信号进行连续实时采样得到采样数据，缓存所述采样数据；对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较；当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点，以所述故障起始点为基准时刻，对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路。本发明还公开了一种小电流接地系统接地选线的装置。本发明解决了现有技术难以得到故障发生时完整的暂态数据而可能导致漏选误选的问题，提高了暂态选线时的准确性且检测结果可信度更高。

Description

一种小电流接地系统接地选线的方法和装置

技术领域

本发明涉及控制技术，具体涉及一种小电流接地系统接地选线的方法和装置。

背景技术

在电力系统工作过程中，由于各种原因，有时电力线路与地之间会出现单相短路故障，导致出现接地现象，这种短路故障通常称为单相接地故障。由于单相接地故障属于严重的安全隐患并可能导致严重的后果，因此为了保证电力系统安全正常地工作，需要对发生单相接地故障的电力系统进行及时的检测，以确认发生单相接地故障的具体线路并进行相应的处理。

所述检测并确认发生单相接地故障的具体线路的方法通常称为接地选线的方法。容易理解，当电力系统出现单相接地故障时，系统中的电力信号(即零序电压、零序电流的幅值、频率及其相位的统称)相比正常工作状态必然会发生变化，而接地选线就是基于该原理，对信号进行采集和分析，从而根据电力信号的变化确定出发生故障的具体线路。

根据检测算法的不同，目前主要存在稳态选线和暂态选线两大类方法。稳态选线主要是利用对电力信号中故障发生后稳态分量的检测进行故障线路的筛选确认，而暂态选线则是利用对电力信号中故障发生时的暂态分量的检测进行。其中，稳态选线在现有技术中已经有成熟可靠的应用方法且与本发明无关，不再详述。

对于暂态选线，由于发生单相接地故障所引发的暂态分量只存在于接地故障发生时的很短时间内，导致电力信号中暂态分量的采集比较困难，因此要求暂态选线的方法必须具有良好的实时性。

现有的暂态选线应用中，普遍采用的方法是通过循环检测系统零序电压并进行分析计算，判断其是否超过设定的门限值，如出现越限，则触发对零序电流的采集、分析和计算，以确定电力系统是否出现单相接地故障。

由于从检测到零序电压信号超过设定的门限值到触发对零序电流的采集、分析和计算需要一定的时间，而接地故障所导致的故障暂态分量的持续时间相当短，因此，当所述对零序电流的采集、分析和计算开始时，通常已经错过了测量所述故障暂态分量的最佳时机，从而无法获取相对完整的样本数据。而对于现有的暂态选线的计算分析算法而言，其要达到一定的判断准确率，需要获得单相接地故障发生后所述电力信号的相对完整的样本数据。因此，采用现有的暂态选线方法，即便并没有错过发生单相接地故障的时刻，也常常无法获得单相接地故障发生后所述故障电力信号的相对完整的样本数据，导致判断准确率降低，容易出现漏选和误选。

综上所述，现有暂态选线的方法实时性较差，易导致漏选和误选。

发明内容

本发明实施例提供一种小电流接地系统接地选线的方法和装置，提高了暂态选线时的准确性且检测结果可信度更高。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种小电流接地系统接地选线的方法，该方法包括：

对零序电压、零序电流信号进行连续实时采样得到采样数据，缓存所述采样数据；

对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较；

当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点，以所述故障起始点为基准时刻，对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路。

在所述对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算的同时，该方法进一步包括：

将包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据保存到非易失性存储介质当中。

所述对采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路的方法采用暂态选线算法或综合采用多种选线算法。

一种小电流接地系统接地选线的装置，该装置包括：

数据采集模块，用于对系统中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据缓存到缓冲区中并发送给主处理器模块；

主处理器模块，用于对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点并以所述故障起始点为基准时刻，从缓冲区中读取包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据，经过分析计算确定发生单相接地故障的线路。

所述主处理器模块包括：

有效值计算单元，用于根据所述采样数据，计算所述信号设定时段内的有效值；

比较单元，用于将有效值计算单元得到的有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于所述门限值时，确定故障起始点并通知时段选择单元；

时段选择单元，用于接收比较单元通知的所述时间点，将所述时间点作为基准时刻，选定包含该基准时刻且长度预设的时间段作为待计算区间，并通知选线单元；

选线单元，用于接收时段选择单元通知的待计算区间，从缓冲区中读取所述待计算区间内缓存的采样数据进行分析计算，确定发生单相接地故障的线路。

所述主处理器模块进一步包括：

存储管理单元，用于根据时段选择单元确定的待计算区间，将所述待计算区间内缓存的采样数据保存到非易失性存储设备。

所述数据采集模块包括：n个数据采集插件单元，p为电力系统的出线数目，p、n为自然数且n≤p；

每个所述数据采集插件单元，用于对与其对应的电力线路中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据发送给主处理器模块。

该装置中进一步包括故障处理模块：

主控制器模块，进一步用于将包含发生单相接地故障线路的分析计算结果发送给故障处理模块；

所述故障处理模块，用于根据主控制器模块的分析计算结果，显示发生单相接地故障的线路，或者切断所述发生单相接地故障的线路。

所述故障处理模块包括：m个开关量输出插件单元，p为电力系统的出线数目，m、p为自然数且m≤p；

所述每个开关量输出插件单元对应至少一条出线，用于根据主控制器模块的分析计算结果，显示与其对应的出线中发生单相接地故障的线路，或者切断所述发生单相接地故障的线路。

由上述的技术方案可见，本发明实施例的这种小电流接地系统接地选线的方法和装置，通过使用独立的处理器分别对电力信号进行采样和对采样数据进行分析计算，即信号采集模块能够独立对电力信号进行连续实时的采样，而主处理器模块则能够对信号采集模块得到的采样数据进行缓存，并进行实时的分析处理，解决了现有技术难以得到完整的暂态信号的问题，避免了可能导致的漏选和误选，大大提高了系统进行暂态选线时的准确性，使得检测结果的可信度更高。

附图说明

图1为本发明实施例中小电流接地系统接地选线的方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中小电流接地系统接地选线的装置的结构示意图。

图3为本发明实施例用于工控机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供一种小电流接地系统接地选线的方法，该方法流程如图1所示，其中包括：

步骤101：通过对系统中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样得到采样数据，并缓存所述采样数据；

步骤102：对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值；

步骤103：将所述信号的有效值与预设的门限值进行比较；

步骤104：当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点，以所述故障起始点为基准时刻，对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路。

较佳地，由于采样得到的数据一般缓存在缓冲区当中，而缓冲区容量有限，为了避免后续新的采样数据将之前缓存的数据覆盖造成数据丢失，在步骤104中对所述时间段内缓存的采样数据进行分析计算的同时，还可以进一步将包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据保存到非易失性存储介质(比如硬盘或者闪存)当中，以备后用。

步骤104中所述对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路的方法，可以直接采用现有技术中各种现有成熟的暂态选线的算法，也可以综合采用多种现有的选线判据，本发明实施例并未进行调整或改进，相应方法可以参阅相关的技术文档，此处不再赘述。

步骤104确定发生单相接地故障的线路之后，所述方法中还可以进一步包含步骤105：

输出报警信号和/或显示发生单相接地故障的线路，和/或采取保护措施切断所述发生单相接地故障的线路。

本发明实施例还提供一种小电流接地系统接地选线的装置，该装置结构如图2所示，其中包括：数据采集模块210和主处理器模块220；

数据采集模块210，用于对系统中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据缓存到缓冲区当中并发送给主处理器模块220；

主处理器模块220，用于对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点并以所述故障起始点为基准时刻，从缓冲区中读取包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据，经过分析计算确定发生单相接地故障的线路。

电力系统中包含p条出线，即有p路电力信号需要采集，所述数据采集模块210中具体包括n个数据采集插件单元211，p、n为自然数且n≤p；

每个所述数据采集插件单元211，分别用于对与其对应的电力线路中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据发送给主处理器模块220。

所述主处理器模块220，进一步包括：有效值计算单元221，比较单元222，时段选择单元223，选线单元224和存储管理单元225；

有效值计算单元221，用于根据所述采样数据，计算所述信号设定时段内的有效值；

比较单元222，用于将有效值计算单元221得到的有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于所述门限值时，确定故障起始点并通知时段选择单元223；

时段选择单元223，用于接收比较单元222通知的所述时间点，将所述时间点作为基准时刻，选定包含该基准时刻且长度预设的时间段作为待计算区间，并通知选线单元224；

选线单元224，用于接收时段选择单元223通知的待计算区间，从缓冲区中读取所述待计算区间内缓存的采样数据进行分析计算，确定发生单相接地故障的线路。

较佳地，所述主处理器模块220中还可以进一步包括：

存储管理单元225，用于根据时段选择单元223确定的待计算区间，将所述待计算区间内缓存的采样数据存入非易失性存储模块240，所述采样数据可用于事故的事后分析。

相应地，此时所述装置中还进一步包括：

非易失性存储模块240，用于保存所述待计算区间内缓存的采样数据；

较佳地，所述装置中还可以进一步包括：

故障处理模块250，用于根据主处理器模块220的分析计算结果，显示发生单相接地故障的线路，或者采取保护措施切断所述发生单相接地故障的线路；

相应地，此时所述主处理器模块220，进一步用于将包含发生单相接地故障线路的分析计算结果发送给故障处理模块250。

此时，所述故障处理模块250既可以是进行集成控制的单个模块，也可以具体包括与p条电力线路中对应的m个开关量输出插件单元251，p、m为自然数且m≤p；其中，每个开关量输出插件单元251对应至少一条线路，具体用于在判断出与其对应的线路出现故障时采取相应的处理动作。所述处理动作可以为通过指示灯或显示设备显示该线路出现单相接地故障，和/或对所述线路进行跳闸操作以保护该线路等。比如，在实际应用中，所述开关量输出插件单元251可以由控制电路和继电器组成，本发明并不作具体限定。

由上述可见，本发明提供的小电流接地系统接地选线的方法和装置，通过使用独立的处理器分别对电力信号进行采样和对采样数据进行分析计算，并将所采样数据进行缓存，而主处理器则能够对数据采集模块得到的采样数据进行实时的分析处理，解决了现有技术难以得到完整的暂态信号的问题，避免了可能导致的漏选和误选，大大提高了系统进行暂态选线时的准确性，使得检测结果的可信度更高。

为进一步展示本发明的精神，下面通过一个将电路板改进为后插拔式的工控机实现本发明的具体实施方式进行说明，所述工控机的组成结构如图3所示，其中至少包括：主处理器310，存储介质320，采样电路板340和跳闸输出板350，所述主处理器310、存储介质320、采样电路板340和跳闸输出板350均连接到工控机中的总线(通常为PCI总线)；

需要说明的是，所述主处理器310即为图2中主处理器模块220在工控机系统中的具体实现方式，采样电路板340和跳闸输出板350则分别为图2中的数据采集模块210和故障处理模块250在工控机系统中相应的具体实现方式。

所述采样电路板340有进行电力信号采样的模拟数字(AD)转换电路，能够独立完成所述信号的AD转换和信号采样，并将采样数据通过数据总线交由主处理器310直接进行处理，从而所述主处理器310不再需要同时负责信号采样和对采样数据进行分析计算，而能够专门对采样电路板340通过数据总线发来的采样数据进行分析计算，因此能够大大提高了系统进行暂态选线处理的实时性。

最后，容易理解，本例所述仅为本发明在实际应用中的一个较佳实施例，并非用于限定本发明的精神和保护范围，任何熟悉本领域的技术人员所做出的等同变化或替换，都应视为涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种小电流接地系统接地选线的方法，其特征在于，该方法包括：

对零序电压、零序电流信号进行连续实时采样得到采样数据，缓存所述采样数据；

对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较；

当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点，以所述故障起始点为基准时刻，对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据进行分析计算的同时，该方法进一步包括：

将包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据保存到非易失性存储介质当中。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对采样数据进行分析计算确定发生单相接地故障的线路的方法采用暂态选线算法或综合采用多种选线算法。

4、一种小电流接地系统接地选线的装置，其特征在于，该装置包括：

数据采集模块，用于对系统中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据缓存到缓冲区中并发送给主处理器模块；

主处理器模块，用于对所述采样数据进行计算得到所述信号设定时段内的有效值，将所述有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于门限值时，确定故障起始点并以所述故障起始点为基准时刻，从缓冲区中读取包含该基准时刻且长度预设的时间段内缓存的采样数据，经过分析计算确定发生单相接地故障的线路。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述主处理器模块包括：

有效值计算单元，用于根据所述采样数据，计算所述信号设定时段内的有效值；

比较单元，用于将有效值计算单元得到的有效值与预设的门限值进行比较，当所述有效值大于等于所述门限值时，确定故障起始点并通知时段选择单元；

时段选择单元，用于接收比较单元通知的所述时间点，将所述时间点作为基准时刻，选定包含该基准时刻且长度预设的时间段作为待计算区间，并通知选线单元；

选线单元，用于接收时段选择单元通知的待计算区间，从缓冲区中读取所述待计算区间内缓存的采样数据进行分析计算，确定发生单相接地故障的线路。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主处理器模块进一步包括：

存储管理单元，用于根据时段选择单元确定的待计算区间，将所述待计算区间内缓存的采样数据保存到非易失性存储设备。

7、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：n个数据采集插件单元，p为电力系统的出线数目，p、n为自然数且n≤p；

每个所述数据采集插件单元，用于对与其对应的电力线路中的零序电压、零序电流信号进行连续实时采样，将得到的采样数据发送给主处理器模块。

8、根据权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于，该装置中进一步包括故障处理模块：

主控制器模块，进一步用于将包含发生单相接地故障线路的分析计算结果发送给故障处理模块；

所述故障处理模块，用于根据主控制器模块的分析计算结果，显示发生单相接地故障的线路，或者切断所述发生单相接地故障的线路。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述故障处理模块包括：m个开关量输出插件单元，p为电力系统的出线数目，m、p为自然数且m≤p；

所述每个开关量输出插件单元对应至少一条出线，用于根据主控制器模块的分析计算结果，显示与其对应的出线中发生单相接地故障的线路，或者切断所述发生单相接地故障的线路。

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