CN106526430A - 一种单相接地故障的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种单相接地故障的定位方法及装置。其中，方法包括：当发生单相接地故障时，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的电流高频分量的极性；每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；若极性相反，则所述当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。本发明实施例提供的技术方案，实现了就地判断单相接地故障的故障点，解决了现有技术中无法准确判断单相接地故障点的问题。

Description

一种单相接地故障的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及配电系统故障诊断技术领域，尤其涉及一种单相接地故障的定位方法及装置。

背景技术

我国的配电网发生的故障中单相接地故障占到80％，目前单相接地故障点的判定方法主要分为外施信号源法和配电自动化主站利用接地定位算法库进行接地故障判别。

但是这两种单相接地故障判定方法存在以下问题：

如果采用外施信号源法判定单相接地故障，需要安装外施信号源，外施信号源非常笨重，需要停电安装，施工困难。需要增加硬件成本，当馈线线路发生接地故障时，需要对馈线线路注入特征波形，对馈线线路造成二次冲击，注入的特征波形在高阻接地时，特征波形不明显，很难判断出接地故障点。

如果采用配电自动化主站利用接地定位算法库进行接地故障判定单相接地故障，单相接地故障将严重依赖配电自动化主站。当单相接地故障发生时，馈线线路上的所有故障指示器都需要将故障波形数据通过各自的汇集单元传递到配电自动化主站进行故障判别，通讯的稳定性和实时性很难得到保证，如果数据丢失将影响到配电自动化主站进行单相接地故障判断。故障时刻发生在电压过零点时和高阻接地时将很难判断出。

所以，目前的检测方案仍然很难对单相接地故障进行准确定位，不利于电网系统的稳定，还有可能造成更大的事故。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种单相接地故障的定位方法及装置，以解决现有技术中无法准确判断单相接地故障点的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种单相接地故障的定位方法，包括：

当发生单相接地故障时，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的电流高频分量的极性；

每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；

若极性相反，则所述当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

第二方面，本发明实施例提供了一种单相接地故障的定位装置，包括：

极性获取模块，内置于装设在配线上的各个故障指示器中，用于当发生单相接地故障时，获取所连接配线上的电流高频分量的极性；

极性比较模块，内置于所述故障指示器中，用于将其所在故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；

故障指示模块，内置于用于所述故障指示器中，用于若本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性相反，则进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

本发明实施例提供的单相接地故障的定位方法及装置，在装设在配线上的故障指示器检测到发生单相接地故障时，获取所连接配线上的故障相电流高频分量的极性，每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较，若极性相反，则当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。实现了就地判断单相接地故障的故障点，解决了现有技术中无法准确判断单相接地故障点的问题，故障指示器自身可完成故障定位工作，不需要将故障波形信号发送至配电自动化主站，大大简化了故障判断过程，增强故障判断的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一提供的一种单相接地故障的定位方法的流程图；

图2a是本发明实施例二提供的一种单相接地故障的定位方法的流程图；

图2b是本发明实施例二提供的多个指示器之间的连接结构图；

图3是本发明实施例三提供的一种单相接地故障的定位装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种单相接地故障的定位方法的流程图。本实施例的方法可由单相接地故障的定位装置来执行，所述装置可通过软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成于故障指示器中。如图1所示，本实施例提供的单相接地故障的定位方法具体包括：

S110、当发生单相接地故障时，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的电流高频分量的极性。

在配电网的配线上，会装设大量的故障指示器来对配电网中的异常情况进行检测。一般的，每隔1至2公里就会在配线上装设一个故障指示器，故障指示器分别与配线中三相线路的每一相进行相连，便于检测配电电路的各相电压值和电流值。

配电网发生的故障多为单相接地故障，当单相接地故障发生时，故障相的相电压值与大地一致，为零，其他两相非故障相的相电压值上升至原线电压的电压值大小。利用上述原理，故障指示器根据配电线路小电流接地系统发生接地故障时的相电压的变化特点，确定故障相。因为配电网采用中性点不直接接地方式运行时，发生接地故障情况下，流过接地点的电流很小，所以称其为小电流接地系统。

小电流接地系统很难判断出单相接地故障，例如，经常发生的高阻接地和采用消弧线圈接地的线路。所以在外施信号源法对单相接地故障进行定位时，特征波不明显，很难判断出接地故障点。

本发明实施例中的单相接地故障的定位方法，在发生单相接地故障时，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的故障相的故障电流，进而获取电流高频分量的极性。

S120、每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较。

因为配电线路在故障接地时故障相的电流会产生大量的高频分量，而在接地点两侧的电流高频分量的极性相反。例如，在故障接地点故障相的左侧电流高频分量的极性为正，在故障接地点右侧电流高频分量的极性为负。则配线上的每个故障指示器作为当前故障指示器，获取两侧相邻的故障指示器获取的电流高频分量的极性，并将其与当前故障指示器获取的电流高频分量的极性进行对比，来判断当前故障指示器和其相邻的故障指示器之间的配线是否存在单相接地点。

S130、若极性相反，则所述当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

若当前故障指示器获取的电流高频分量的极性和其两侧相邻的故障指示器获取的电流高频分量的极性都相同，则说明当前故障指示器和其两个相邻的故障指示器之间的配线没有接地点；若与其中一侧相邻的故障指示器获取的电流高频分量的极性相反，则说明当前故障指示器与该侧的相邻的故障指示器之间的配线存在接地点。示例性的，若当前故障指示器A获取的电流高频分量的极性为正，与其相邻的左侧的故障指示器为B，与其相邻的右侧的故障指示器为C，若故障指示器B获取的电流高频分量的极性为正，故障指示器C获取的电流高频分量的极性为负，则故障接地点在故障指示器A和故障指示器C之间的配线上。

则若极性相反，则所述当前故障指示器进行故障接地指示，所述故障接地指示可以为故障指示器发出声音警报或者通过警示灯进行提醒，以对管理员进行提醒，并且若所述极性相反，则说明接地点出现在当前故障指示器和与之所获极性相反的相邻故障指示器之间的配线上，则当前故障指示器将此段配线作为故障点。此方法不需要外施信号源，不会对线路造成二次冲击，不会增加硬件成本。也不需要向故障指示器主站后台传送大量的波形数据，不严重依赖于通信，不依赖配电自动化系统主站判定接地故障，仅需要故障指示器进行单相接地故障的就地判断，增强了故障判断的准确性，也挺高了判断速度。

值得注意的是，每个故障指示器都作为当前故障指示器，将自身获取的电流高频分量的极性同相邻故障指示器进行比较，所以比较完成后，会出现两个故障指示器进行故障接地指示，在上述示例中，故障指示器A和故障指示器C都会进行故障接地指示，例如，可同时发出声音警报。则接地点出现在两个进行故障接地指示的故障指示器之间的配线上，将该段配线作为故障点，以提示管理员进行维修。

本发明实施例一提供的单相接地故障的定位方法，在装设在配线上的故障指示器检测到发生单相接地故障时，获取所连接配线上的故障相的电流高频分量的极性，每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较，若极性相反，则当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。实现了就地判断单相接地故障的故障点，解决了现有技术中无法准确判断单相接地故障点的问题，故障指示器自身可完成故障定位工作，不需要将故障波形信号发送至配电自动化主站，大大简化了故障判断过程，增强故障判断的准确性。

实施例二

图2a是本发明实施例二提供的一种单相接地故障的定位方法的流程图。本实施例在实施例一的基础上进行优化，在本实施例中，执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接。

具体的，单相接地故障的定位方法，包括：

S210、当发生单相接地故障时，每个装设在配线上的故障指示器内部的录制单元对所连接配线上故障电流波形进行录制。

当故障指示器确定发生单相接地故障时，故障指示器内部的录制单元对故障发生时刻前后的波形进行录制，以根据波形进行分析获取电流高频分量的极性。

可选的，所述录制单元录制单相接地故障时刻的前6和后8个周期的故障电流波形。录制单元在录制故障相的故障电流波形时，要将故障发生前后的波形变化进行记录，作为波形分析的依据，所以录制故障发生时刻的前6个波形周期和后8个波形周期的故障电流波形。或者也可以录制其他周期个数的故障电流波形，本实施例对其不进行限定，只需包含故障波形在故障发生时刻的波形变化即可。

S220、所述录制单元将所述故障电流波形传输至汇集单元。

故障指示器中的录制单元将录制的故障电流波形发送至汇集单元，以供汇集单元对故障电流波形进行分析，从而获取电流高频分量的极性。

在本实施例中，获取电流高频分量的极性，并且将极性进行比较的为故障指示器内部的汇集单元，每个故障指示器中都包含有汇集单元，当前故障指示器中的汇集单元与相邻的故障指示器内部的汇集单元通信连接，用于进行电流高频分量的极性的相关信息的传输。如图2b所示，图2b是本发明实施例二提供的多个指示器之间的连接结构图。多个故障指示器22等距地分布在配线21上，并与配线21电连接，用于测取配线21中的各相电流和电压信息。图中仅示出了3个故障指示器22之间的连接关系，故障指示器22通过各自内部的汇集单元23进行连接，故障指示器22通过汇集单元23进行信息传输。

所述汇集单元之间采用通用分组无线服务技术GPRS进行通信。采用APN(AccessPoint Name，接入点)专网带固定IP地址的SIM卡，利用针对本实施例中汇集单元之间信息传输的特点编写的UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)协议栈，进行配线线路上相邻故障指示器汇集单元之间的通信。

S230、所述汇集单元根据所述故障电流波形获取电流高频分量的极性。

可选的，所述汇集单元根据基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断。

小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。它的主要特点是通过变换能够充分突出问题某些方面的特征。

在实际的信号处理过程中，尤其是对非平稳信号的处理中，信号在任一时刻附近的频域特征都很重要。如在故障诊断中，故障点(例如，电力系统故障等)一般都对应于测试信号的突变点。对于这些时变信号进行分析，通常需要提取某一时间段(或瞬间)的频率信息或某一频率段所对应的时间信息。

小波模极大值法可有效检测信号的突变点，具有较高的定位精度，再结合相关函数对伪极值点进行排除，排除干扰，定位到单相接地故障点。

每个故障指示器中的汇集单元根据小波模极大值法对故障相电流的主导暂态电流性质的高频分量的极性进行判断，能够在不同场景下进行单相接地故障判断，不受故障相电压相位、消弧线圈和过度电阻因素的影响，具有很强的实用性和经济性。

S240、每个故障指示器中的汇集单元作为当前汇集单元，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器中的汇集单元获取的电流高频分量的极性进行比较。

每个汇集单元作为当前汇集单元，接收相邻汇集单元发送的电流高频分量的极性的相关信息，再将自身获取的电流高频分量的极性与相邻汇集单元发送的电流高频分量的极性进行对比，判断故障接地点是否存在于本地汇集单元和相邻汇集单元之间的配线上。

可选的，汇集单元之间仅进行电流高频分量的极性的传输，而不带有其他信息，减轻通信的负担，加快故障接地点的定位。

S250、若极性相反，则所述当前汇集单元所在的当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

若当前汇集单元自身获取的电流高频分量的极性与相邻汇集单元发送的电流高频分量的极性相反，则当前汇集单元将当前障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点，且控制当前故障指示器进行故障接地指示。

S260、所述当前汇集单元将所述故障接地指示发送至配电自动化主站。

若极性相反，则当前汇集单元在控制当前故障指示器在进行故障接地指示的同时，将故障接地指示发送至配电自动化主站，便于配电自动化主站根据故障接地指示确定发送故障接地指示的故障指示器，进而确定故障点，以使管理员及时获知接地点的位置。

本实施例二在上述实施例的基础上，进一步确定了执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接；通过故障指示器内部的录制单元对故障电流波形进行录制，录制单元将故障波形传输至汇集单元，汇集单元基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断，本实施例方案利用现有的故障指示器的结构中的汇集单元，能够在不同场景下进行单相接地故障判定，不受故障相电压相位、消弧线圈和过度电阻因素的影响，具有很强的实用性和经济性。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种单相接地故障的定位装置的结构图，该装置可配置于故障指示器中。如图3所示，所述装置可以包括：极性获取模块31、极性比较模块32和故障指示模块33。

其中，极性获取模块31，内置于装设在配线上的各个故障指示器中，用于当发生单相接地故障时，获取所连接配线上的电流高频分量的极性；

极性比较模块32，内置于所述故障指示器中，用于将其所在故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；

故障指示模块33，内置于用于所述故障指示器中，用于若本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性相反，则进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

本发明实施例三提供的单相接地故障的定位装置，在装设在配线上的故障指示器检测到发生单相接地故障时，获取所连接配线上故障相的电流高频分量的极性，每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较，若极性相反，则当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。实现了就地判断单相接地故障的故障点，解决了现有技术中无法准确判断单相接地故障点的问题，故障指示器自身可完成故障定位工作，不需要将故障波形信号发送至配电自动化主站，大大简化了故障判断过程，增强故障判断的准确性。

在本实施例的基础上，所述装置还可以包括：指示发送模块，内置于用于所述故障指示器中，用于将所述故障接地指示发送至配电自动化主站。

可选的，执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接。

可选的，所述极性获取模块31，可以包括：

波形录制单元，用于控制故障指示器内部的录制单元对所连接配线上故障电流波形进行录制；

波形传输单元，用于控制所述录制单元将所述故障电流波形传输至汇集单元；

波形分析单元，用于控制所述汇集单元根据所述故障电流波形获取电流高频分量的极性。

可选的，波形录制单元具体可以用于：

控制所述录制单元录制单相接地故障时刻的前6和后8个周期的故障电流波形。

可选的，波形分析单元，具体可以用于：

控制所述汇集单元根据基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断。

可选的，所述汇集单元之间采用通用分组无线服务技术GPRS进行通信。

本实施例方案进一步确定了执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接；通过故障指示器内部的录制单元对故障电流波形进行录制，录制单元将故障波形传输至汇集单元，汇集单元基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断，本实施例方案利用现有的故障指示器的结构中的汇集单元，能够在不同场景下进行单相接地故障判定，不受故障相电压相位、消弧线圈和过度电阻因素的影响，具有很强的实用性和经济性。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的单相接地故障的定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种单相接地故障的定位方法，其特征在于，包括：

当发生单相接地故障时，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的电流高频分量的极性；

每个故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；

若极性相反，则所述当前故障指示器进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前故障指示器进行故障接地指示之后，还包括：

所述当前故障指示器将所述故障接地指示发送至配电自动化主站。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，装设在配线上的多个故障指示器分别获取所连接配线上的电流高频分量的极性，包括：

每个装设在配线上的故障指示器内部的录制单元对所连接配线上故障电流波形进行录制；

所述录制单元将所述故障电流波形传输至汇集单元；

所述汇集单元根据所述故障电流波形获取电流高频分量的极性。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述录制单元录制单相接地故障时刻的前6和后8个周期的故障电流波形。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述汇集单元根据所述故障电流波形获取电流高频分量的极性，包括：

所述汇集单元根据基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述汇集单元之间采用通用分组无线服务技术GPRS进行通信。

8.一种单相接地故障的定位装置，其特征在于，包括：

极性获取模块，内置于装设在配线上的各个故障指示器中，用于当发生单相接地故障时，获取所连接配线上的电流高频分量的极性；

极性比较模块，内置于所述故障指示器中，用于将其所在故障指示器作为当前故障指示器，将本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性进行比较；

故障指示模块，内置于用于所述故障指示器中，用于若本地获取的电流高频分量的极性与相邻故障指示器获取的电流高频分量的极性相反，则进行故障接地指示，且将所述当前故障指示器与相邻故障指示器之间的配线作为故障点。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

指示发送模块，内置于用于所述故障指示器中，用于将所述故障接地指示发送至配电自动化主站。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

执行获取电流高频分量的极性和将极性进行比较的操作的为所述故障指示器内部的汇集单元，所述汇集单元与相邻故障指示器内部的汇集单元通信连接。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述极性获取模块，包括：

波形录制单元，用于控制故障指示器内部的录制单元对所连接配线上故障电流波形进行录制；

波形传输单元，用于控制所述录制单元将所述故障电流波形传输至汇集单元；

波形分析单元，用于控制所述汇集单元根据所述故障电流波形获取电流高频分量的极性。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述波形录制单元具体用于：

控制所述录制单元录制单相接地故障时刻的前6和后8个周期的故障电流波形。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述波形分析单元，具体用于：

控制所述汇集单元根据基于小波变换的特征识别机理，采用模极大值法对所述故障电流波形中的电流高频分量的极性进行判断。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：

所述汇集单元之间采用通用分组无线服务技术GPRS进行通信。