CN108614193A - 一种电网故障检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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庄甲平
张超凡
徐艳秋
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Abstract

本发明涉及一种电网故障检测方法、装置、设备及存储介质，包括：获取母线和馈线的零序电流；判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致：是，则判定母线发生故障；否，则对所述馈线零序电流进行S变换；根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。该方法定位准确度高且能够快速对故障进行定位。

Description

一种电网故障检测方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明属于电网检测技术领域，具体涉及一种电网故障检测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在含有分布式电源(DG)的配电网中，由于有多个DG接入馈线，会造成零序电流中有大量的高次谐波的存在，如果再将零序电流与电压的乘积在一定时间内进行积分作为判断依据的话会造成很大的误差甚至判断失误。另一方面，在含有DG的配电网中，故障线路首端的电流互感器检测到的零序电流非常小，单纯的比较故障线路与非故障线路零序电流的突变方向不再适用，此时数值上仍等于其他正常线路零序电流之和，并不受DG接入位置的影响。
在消弧线圈接地系统中，在故障初期，由于接地点处的零序电压源和电容对消弧线圈有充电作用，故障线路中的零序电流呈现感性，之后消弧线圈开始发挥作用，故障线路的零序电流逐渐由感性变为容性，这个过程称为倒相过程。原来的单纯比较零序电流大小及方向的判别方法将不再适用。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种电网故障检测方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种电网故障检测方法，包括：获取母线和馈线的零序电流；判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致：是，则判定母线发生故障；否，则对所述馈线零序电流进行S变换；根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。
结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述获取母线和馈线的零序电流包括：获取故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流。
结合第一方面，在第一方面的第二种实施方式中，所述根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量包括：
其中，Ei为第i条馈线的暂态能量值，T为周期，n为采样点数，Si为第i条馈线零序电流经过S变换后的模矩阵。
结合第一方面，在第一方面的第三种实施方式中，所述根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线包括：根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值：是，则判定第一比值所在馈线出现故障；否，则判定母线出现故障。
第二方面，本申请实施例提供一种电网故障检测装置，包括：电流获取单元，配置用于获取母线和馈线的零序电流；极性判断单元，配置用于判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致；初步判定单元，配置用于判定母线发生故障；电流处理单元，配置用于对所述馈线零序电流进行S变换；能力计算单元，配置用于根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；故障定位单元，配置用于根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。
结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，电流获取单元包括：电流获取模块，配置用于获取故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流。
结合第二方面，在第二方面的第二种实施方式中，故障定位单元包括：比值计算模块，配置用于根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；比值选取模块，配置用于选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；比值判断模块，配置用于判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值；故障定位模块，配置用于根据所述比值判断模块的结果判定第一比值所在馈线出现故障或母线出现故障。
第三方面，本申请实施例提供一种设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如第一方面及第一方面任一种实施方式所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现如第一方面及第一方面任一种实施方式所述的方法。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的电网故障检测方法、装置、设备及存储介质通过初步检测判断是否为母线出现故障，若非母线故障再利用S转换对馈线零序电流进行预处理，根据S转换的结果计算馈线零序电流的暂态能量，根据暂态能量进一步对电网故障进行定位。该方法定位准确度高且能够快速对故障进行定位。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的电网故障检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请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相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
诚如背景技术所述的，现有的单纯比较零序电流大小及方向的故障检测方法不再适用含有分布式电源的电网。
基于此，本申请实施例提供一种电网故障检测方法，包括：
获取母线和馈线的零序电流，进一步地，获取电网故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流；
判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致：
是，则判定母线发生故障；
否，则对所述馈线零序电流进行S变换；
根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；暂态能量的计算公式为其中，Ei为第i条馈线的暂态能量值，Si为第i条馈线零序电流经过S变换后的复矩阵；
根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线，进一步地，定位方法具体为：根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值：是，则判定第一比值所在馈线出现故障；否，则判定母线出现故障。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明检测电网故障的原理，结合实施例中对电网故障进行定位的过程，对本发明提供的电网故障检测方法做进一步的描述，请参考图1，具体检测步骤如下：
S1、首先利用小波奇异熵(WSE)方法检测有无故障发生，观察电流的突变性，并记录故障前后一个周期内的各馈线(配电网支路)的零序电流。
S2、计算电流极性时，以母线的采样电流为基准，对下游各馈线处流过的电流极性Kj进行计算，Kj表示馈线的电流极性，若Kj>0则极性为正，表示该馈线与母线极性相同；若Kj<0则极性为负，表示该馈线与母线极性不同。构造判别式如下：
其中，n为采样数量；Ir为母线第i个采样值；Ii s第i条馈线采样值。
若各馈线极性与母线极性均相同，则表示母线出现故障。
S3、对馈线i零序电流故障前后一个周期的采样数据进行S变换，得到复矩阵Si[m,n]；
馈线i零序电流用xi[k]表示，k＝0，1，2，3…N-1，N为采样点数，i＝0,1,…，K，K为配电网线路总数，xi[k]的S变换的离散表示形式Si[m,n]为：
上式中
S4、根据上述S转换结果计算第i条馈线的暂态能量
暂态能量的计算公式为其中，Ei为第i条馈线的暂态能量值，Si为第i条馈线零序电流经过S变换后的复矩阵。
S5、根据暂态能量检测故障
其中，Ei-n为馈线i在频点n处的暂态能量值，n为出线总数。进而故障线路Lf为：
λf＝max{λi} i＝1,2,.....n
从所有的比值λi(i＝1,2,.....n)中选取最大的三个，按照从大到小的顺序依次排列，并定义为：λa、λb和λc。如果λa＞λb+λc，则可以判定λa对应的线路为故障线路，如果λa＜λb+λc，则可以判定母线处发生故障。
本申请实施例提供一种电网故障检测装置，包括：电流获取单元，配置用于获取母线和馈线的零序电流；极性判断单元，配置用于判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致；初步判定单元，配置用于判定母线发生故障；电流处理单元，配置用于对所述馈线零序电流进行S变换；能力计算单元，配置用于根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；故障定位单元，配置用于根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。
其中，电流获取单元包括：电流获取模块，配置用于获取故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流。
故障定位单元包括：比值计算模块，配置用于根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；比值选取模块，配置用于选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；比值判断模块，配置用于判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值；故障定位模块，配置用于根据所述比值判断模块的结果判定第一比值所在馈线出现故障或母线出现故障。
本申请实施例提供一种设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如本申请实施例所述的电网故障检测方法。
本申请实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述的电网故障检测方法。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电网故障检测方法，其特征在于，包括：
获取母线和馈线的零序电流；
判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致：
是，则判定母线发生故障；
否，则对所述馈线零序电流进行S变换；
根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；
根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取母线和馈线的零序电流的具体步骤为：
获取故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量的公式为：
其中，Ei为第i条馈线的暂态能量值，T为周期，n为采样点数，Si为第i条馈线零序电流经过S变换后的模矩阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述馈线的暂态能量定位发生故障馈线的步骤包括：
根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；
选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；
判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值：
是，则判定第一比值所在馈线出现故障；
否，则判定母线出现故障。
5.一种电网故障检测装置，其特征在于，包括：
电流获取单元，配置用于获取母线和馈线的零序电流；
极性判断单元，配置用于判断母线零序电流与馈线零序电流的极性是否一致；
初步判定单元，配置用于判定母线发生故障；
电流处理单元，配置用于对所述馈线零序电流进行S变换；
能力计算单元，配置用于根据所述S变换的结果计算所述馈线的暂态能量；
故障定位单元，配置用于根据所述馈线的暂态能量定位发生故障的馈线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流获取单元包括：
电流获取模块，配置用于获取故障前后一个周期内的母线和馈线的零序电流。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述故障定位单元包括：
比值计算模块，配置用于根据所述馈线的暂态能量计算总暂态能量，并计算所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值；
比值选取模块，配置用于选取三个最大的所述馈线的暂态能量与所述总暂态能量的比值，所述三个最大的比值按照从大到小依次为第一比值、第二比值和第三比值；
比值判断模块，配置用于判断所述第二比值与所述第三比值的和是否小于所述第一比值；
故障定位模块，配置用于根据所述比值判断模块的结果判定第一比值所在馈线出现故障或母线出现故障。
8.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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