CN105259480A - 一种调度端小电流单相接地选线方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种调度端小电流单相接地选线方法和系统，该方法和系统应用于小电流接地系统。该方法和系统首先对各出线的零序电压进行监测，当发生电压升高时判定出线接地故障，此时再获取各出线的零序电流，并根据零序电流计算各出线的综合相关系数，然后将所有综合相关系数进行排序，通过排序从中确定发生故障的故障出线。由于本方法和系统能够通过零序电压和零序电流快速判断出发生故障的故障出线，而无需通过“拉一送一”的方法进行人工排查，因此能够使运维人员能够加速线路的故障排除，从而能够减小停电造成的经济损失、保证了向电力用户的连续供电。

Description

一种调度端小电流单相接地选线方法和系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，更具体地说，涉及一种调度端小电流单相接地选线方法和系统。

背景技术

随着电网的不断发展，电网的安全运行成为关注的焦点，电力系统任何一次故障必然会导致无法估量的损失，如何准确的处理获取的信息，及时排除故障，成为电力系统稳定运行的关键所在。加之人们对电网的安全运行和供电的可靠性提出了更高的要求，当电力系统发生故障时，需要工作人员能够准确的定位，用最快的速度恢复电网的稳定运行。

在我国，6～35kV中压配电网系统大部分采用中性点不直接接地方式，称为小电流接地系统。配电网中发生单相接地故障的几率约占故障总量的80％。小电流接地系统中，单相接地对电网威胁不大，可以继续运行1～2h。随着电网建设的发展，配电网输电线路越来越长，电缆应用越来越多，使得线路的对地电容增大。若仅采用中性点不接地方式，则故障点的短路电流增大会不利于灭弧，并对设备绝缘形成更大的威胁。所以我国的配电网系统中性点接线方式有：中性点不接地方式、中性点经小电阻接地方式、中性点经消弧线圈接地方式。消弧线圈和电阻的接入减小了单向接地故障时电流，也减弱了利用这些信息量来选择故障线路装置的灵敏性和选择性，影响了供电的可靠性。

现阶段，小电流接地系统发生单相接地故障时，调控端的主要处理方法是试拉相应电压异常母线上各出线。根据接地选线表，按照“拉一送一”、逐条进行的原则，确定故障线路。此过程中，势必造成对电力用户供电的不连续性和电力设备开关的多次重复操作。且受人员操作的熟练程度、open3000系统运行的流畅水平、信息通道的畅通程度等因素的影响大。随着社会和经济的发展，人们对电力供应的不间断性要求更高，如何在系统发生单相接地时，快速准确的确定故障线路，对加速线路故障的排除，提高运行可靠性，减少因为停电造成的综合经济损失，保证向电力用户的连续供电，具有十分重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种调度端小电流单相接地选线方法和系统，用于快速准确地确定小电流接地系统中的故障线路，以使运维人员能够根据确定结果尽快处理，以减小停电造成的经济损失，保证向电力用户的连续供电。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种调度端小电流单相接地选线方法，应用于小电流接地系统，包括步骤：

获取所述小电流接地系统的各出线的零序电压；

当所述零序电压升高时，获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流；

根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数；

通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线。

可选的，所述根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数，包括：

当所述零序电压升高时，计算任意两个所述出线的零序电流之间均方根值；

将得到的多个均方根值进行对地电容归一化处理，得到归一化后的多个相关系数；

利用所述多个相关系数构造一个相关系数矩阵；

根据所述相关系数矩阵，将每个所述出线的相关系数相对于其他所述出线的相关系数平均值的比值作为所述综合相关系数。

可选的，还包括步骤：

在所述获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流步骤后，判断所述线电流接地系统是否为通过消弧线圈接地；

如果是通过所述消弧线圈接地，则执行所述根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数步骤；

如果不是通过所述消弧线圈接地，则确定所述零序电流最大的所述出线为所述故障出线。

一种调度端小电流单相接地选线系统，应用于小电流接地系统，包括：

零序电压获取模块，用于获取所述小电流接地系统的各出线的零序电压；

零序电流获取模块，用于当所述零序电压升高时，获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流；

处理模块，用于根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数；并且通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线。

可选的，所述处理模块用于当所述零序电压升高时，计算任意两个所述出线的零序电流之间均方根值；将得到的多个均方根值进行对地电容归一化处理，得到归一化后的多个相关系数；利用所述多个相关系数构造一个相关系数矩阵；根据所述相关系数矩阵，将每个所述出线的相关系数相对于其他所述出线的相关系数平均值的比值作为所述综合相关系数。

可选的，所述处理模块还用于在所述获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流步骤后，判断所述线电流接地系统是否为通过消弧线圈接地；如果是通过所述消弧线圈接地，则根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数，并通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线；

如果不是通过所述消弧线圈接地，则确定所述零序电流最大的所述出线为所述故障出线。

可选的，还包括：

与所述模块相连接的数据存储模块，用于存储所述零序电流和所述零序电压。

可选的，还包括：

与所述处理模块相连接的远动通信模块，用于向调度站的主控系统发送反映所述故障出线的故障信息。

可选的，还包括：

与所述处理模块相连接的显示模块，用于显示反映所述故障出线的故障信息。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种调度端小电流单相接地选线方法和系统，该方法和系统应用于小电流接地系统。该方法和系统首先对各出线的零序电压进行监测，当发生电压升高时判定出线接地故障，此时再获取各出线的零序电流，并根据零序电流计算各出线的综合相关系数，然后将所有综合相关系数进行排序，通过排序从中确定发生故障的故障出线。由于本方法和系统能够通过零序电压和零序电流快速判断出发生故障的故障出线，而无需通过“拉一送一”的方法进行人工排查，因此能够使运维人员能够加速线路的故障排除，从而能够减小停电造成的经济损失、保证了向电力用户的连续供电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线方法的步骤流程图；

图2为本申请另一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线方法的步骤流程图；

图3为本申请又一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线系统的结构框图；

图4为本申请又一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线方法的步骤流程图。该方法应用于小电流接地系统。具体方法的包括如下步骤：

S101：采集各出线的零序电压。

在小电流接地系统运行时，随时采集连接在母线上的各出线的零序电压。具体为当零序电压大于或等于15伏且持续超过1分钟时判定为零序电压升高。

S102：采集各出线的零序电流。

当零序电压升高时，以开始升高时刻为故障时刻开始通过与母线连接的线路保护单元采集各出线2～3各周波的零序电流。

S103：根据零序电流计算各出线的综合相关指数。

设故障后两线路的零序电流分为x(n)和y(n)，分别求出两者的均方根值，即：

${\mathrm{\δ}}_x={\[\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}^2\left(n\right)\]}^{1/2}$ 和 ${\mathrm{\δ}}_y={\[\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{y}^2\left(n\right)\]}^{1/2}$

用r_xy表示两馈线零序电流值间的相关性：

$r_{xy}=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)y\left(n\right)$

信号相关性运算的归一化形式，即为：

${\mathrm{\ρ}}_{xy}=\frac{r_{xy}}{{\mathrm{\δ}}_x{\mathrm{\δ}}_y}$

归一化后的相关系数ρ_xy为：

${\mathrm{\ρ}}_{xy}=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)y\left(n\right){\[\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}^2\left(n\right)\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{y}^2\left(n\right)\]}^{-1/2}$

根据上述算法求取馈线间两两相关系数，形成相关系数矩阵，系数矩阵的对角线为1，且为对角阵。

再根据相关矩阵求取每条出线相对于其他出线的相关系数的平均值作为本线路的综合相关系数。

S104：确定发生故障的故障出线。

将各出线的综合相关系数按照递增排序，从而得到按照发生接地故障最大可能性排列的选线序列。一般说来，综合相关系数最大的出线即为发生故障的故障出线。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种调度端小电流单相接地选线方法，该方法应用于小电流接地系统。该方法首先对各出线的零序电压进行监测，当发生电压升高时判定出线接地故障，此时再获取各出线的零序电流，并根据零序电流计算各出线的综合相关系数，然后将所有综合相关系数进行排序，通过排序从中确定发生故障的故障出线。由于本方法能够通过零序电压和零序电流快速判断出发生故障的故障出线，而无需通过“拉一送一”的方法进行人工排查，因此能够使运维人员能够加速线路的故障排除，从而能够减小停电造成的经济损失、保证了向电力用户的连续供电。

另外，由于小电流接地系统可能是通过消弧线圈接地的，因此本申请还针对这种可能性提供了下面的实施例。

实施例二

图2为本申请另一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线方法的步骤流程图。该方法应用于小电流接地系统。具体方法的包括如下步骤：

S201：采集各出线的零序电压。

在小电流接地系统运行时，随时采集连接在母线上的各出线的零序电压。

S202：采集各出线的零序电流。

当零序电压升高时，以开始升高时刻为故障时刻开始通过与母线连接的线路保护单元采集各出线2～3各周波的零序电流。

S203：判断小电流接地系统是否通过消弧线圈接地。

如果小电流接地系统是通过消弧线圈接地则执行步骤S204，否则，执行步骤S206。

S204：根据零序电流计算各出线的综合相关指数。

即在判定小电流接地系统是通过消弧线圈接地时执行本步骤。

S205：确定发生故障的故障出线。

将各出线的综合相关系数按照递增排序，从而得到按照发生接地故障最大可能性排列的选线序列。

S206：确定零序电流最大的出线为故障出线。

即在判定小电流接地系统不是通过消弧线圈接地时，对各出线的零序电流进行比较，并判定零序电流最大的出线为故障出线，表明该出线出现了单相接地故障。

实施例三

图3为本申请又一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线系统的结构框图。该系统应用于小电流接地系统。具体包括零序电压获取模块10、零序电流获取模块20和处理模块30。

零序电压获取模块10用于在小电流接地系统运行时，随时采集连接在母线上的各出线的零序电压。具体为当零序电压大于或等于15伏且持续超过1分钟时判定为零序电压升高。

零序电流获取模块20用于采集各出线的零序电流。

当零序电压升高时，以开始升高时刻为故障时刻开始通过与母线连接的线路保护单元采集各出线2～3各周波的零序电流。

处理器30用于根据零序电流计算各出线的综合相关指数。具体计算过程见下面所述。

设故障后两线路的零序电流分为x(n)和y(n)，分别求出两者的均方根值，即：

${\mathrm{\δ}}_x={\[\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}^2\left(n\right)\]}^{1/2}$ 和 ${\mathrm{\δ}}_y={\[\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{y}^2\left(n\right)\]}^{1/2}$

用r_xy表示两馈线零序电流值间的相关性：

$r_{xy}=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)y\left(n\right)$

信号相关性运算的归一化形式，即为：

${\mathrm{\ρ}}_{xy}=\frac{r_{xy}}{{\mathrm{\δ}}_x{\mathrm{\δ}}_y}$

归一化后的相关系数ρ_xy为：

${\mathrm{\ρ}}_{xy}=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)y\left(n\right){\[\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}^2\left(n\right)\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{y}^2\left(n\right)\]}^{-1/2}$

根据上述算法求取馈线间两两相关系数，形成相关系数矩阵，系数矩阵的对角线为1，且为对角阵。

再根据相关矩阵求取每条出线相对于其他出线的相关系数的平均值作为本线路的综合相关系数。

最后，处理器30将各出线的综合相关系数按照递增排序，从而得到按照发生接地故障最大可能性排列的选线序列。一般说来，综合相关系数最大的出线即为发生故障的故障出线。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种调度端小电流单相接地选线系统，该系统应用于小电流接地系统。该系统首先对各出线的零序电压进行监测，当发生电压升高时判定出线接地故障，此时再获取各出线的零序电流，并根据零序电流计算各出线的综合相关系数，然后将所有综合相关系数进行排序，通过排序从中确定发生故障的故障出线。由于本系统能够通过零序电压和零序电流快速判断出发生故障的故障出线，而无需通过“拉一送一”的方法进行人工排查，因此能够使运维人员能够加速线路的故障排除，从而能够减小停电造成的经济损失、保证了向电力用户的连续供电。

另外，由于小电流接地系统可能是通过消弧线圈接地的，针对这种通过消弧线圈接地的小电流接地系统，处理模块对各出线的零序电流进行比较，并判定零序电流最大的出线为故障出线，表明该出线出现了单相接地故障。

实施例四

图4为本申请又一实施例提供的一种调度端小电流单相接地选线系统的结构框图。

如图4所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了数据存储模块40、远动通信模块50和显示模块60。处理模块30分别与数据存储模块40、远动通信模块50、显示模块60相连接。

存储模块40用于存储检测到的零序电流和零序电压。远动通信模块50用于向调度站的主控系统发送反映故障出线的故障信息。显示模块60用于就地显示反映故障出线的故障信息，能够使运维人员直接得到故障信息。

另外，本系统还包括用于向各工作模块供电的工作电源模块(未示出)。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种调度端小电流单相接地选线方法，应用于小电流接地系统，其特征在于，包括步骤：

获取所述小电流接地系统的各出线的零序电压；

当所述零序电压升高时，获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流；

根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数；

通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线。

2.如权利要求1所述的调度端小电流单相接地选线方法，其特征在于，所述根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数，包括：

当所述零序电压升高时，计算任意两个所述出线的零序电流之间均方根值；

将得到的多个均方根值进行对地电容归一化处理，得到归一化后的多个相关系数；

利用所述多个相关系数构造一个相关系数矩阵；

根据所述相关系数矩阵，将每个所述出线的相关系数相对于其他所述出线的相关系数平均值的比值作为所述综合相关系数。

3.如权利要求1或2所述的调度端小电流单相接地选线方法，其特征在于，还包括步骤：

在所述获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流步骤后，判断所述线电流接地系统是否为通过消弧线圈接地；

如果是通过所述消弧线圈接地，则执行所述根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数步骤；

如果不是通过所述消弧线圈接地，则确定所述零序电流最大的所述出线为所述故障出线。

4.一种调度端小电流单相接地选线系统，应用于小电流接地系统，其特征在于，包括：

零序电压获取模块，用于获取所述小电流接地系统的各出线的零序电压；

零序电流获取模块，用于当所述零序电压升高时，获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流；

处理模块，用于根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数；并且通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线。

5.如权利要求4所述的调度端小电流单相接地选线系统，其特征在于，所述处理模块用于当所述零序电压升高时，计算任意两个所述出线的零序电流之间均方根值；将得到的多个均方根值进行对地电容归一化处理，得到归一化后的多个相关系数；利用所述多个相关系数构造一个相关系数矩阵；根据所述相关系数矩阵，将每个所述出线的相关系数相对于其他所述出线的相关系数平均值的比值作为所述综合相关系数。

6.如权利要求4所述的调度端小电流单相接地选线系统，其特征在于，所述处理模块还用于在所述获取所述小电流接地系统的各所述出线的零序电流步骤后，判断所述线电流接地系统是否为通过消弧线圈接地；如果是通过所述消弧线圈接地，则根据所述零序电流计算各所述出线的综合相关系数，并通过对各所述出线的所述综合相关参数从各所述出线中确定发生接地故障的故障出线；

如果不是通过所述消弧线圈接地，则确定所述零序电流最大的所述出线为所述故障出线。

7.如权利要求4～6任一项所述的调度端小电流单相接地选线系统，其特征在于，还包括：

与所述模块相连接的数据存储模块，用于存储所述零序电流和所述零序电压。

8.如权利要求7所述的调度端小电流单相接地选线系统，其特征在于，还包括：

与所述处理模块相连接的远动通信模块，用于向调度站的主控系统发送反映所述故障出线的故障信息。

9.如权利要求7所述的调度端小电流单相接地选线系统，其特征在于，还包括：

与所述处理模块相连接的显示模块，用于显示反映所述故障出线的故障信息。