CN110297155A - 一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法，该方法包括以下步骤：（1）系统主站获取接地故障波形；（2）计算故障波形的初始差值档位I；（3）获取故障波形当前的差值档位D；（4）查找疑似故障时刻点；（5）连续暂态突变判断；（6）疑似故障时刻点回调。由以上技术方案可知，本发明能够提高查找到小电流接地故障时刻点的概率，使基于查找出来的故障时刻点计算的暂态极性、幅值、相似性准确有效。

Description

一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法

技术领域

本发明涉及小电流故障定位系统技术领域，具体涉及一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法。

背景技术

对于小电流单相接地定位故障点的问题，配电网在架空线路上广泛安装线路监测器，用于监测线路电流和线路对地电场。接地故障发生后，三相线路的监测器采集各相线路的故障电流波形，并将波形数据通过对应的通信终端，合成零序电流并上传到系统主站。系统主站分析整体拓扑各安装点的零序波形，获取接地故障时刻暂态波形的特性，并定位故障点。

故障波形从故障时刻点开始，是富含故障信息的暂态突变部分。暂态的极性、副值以及多个暂态突变波形的相似性，都是由该部分判断的。若系统主站判断的故障时刻点早了，故障波形包含了无用的部分，则会影响暂态波形特征的提取。反之，则没有捕获到、或部分捕获到暂态突变波形。系统主站判断的接地特征不准确，从而最终引起接地定位的误判。但是，按照国网对故障波形的规定，系统主站获取的波形只包含了故障前三相平衡部分以及故障时刻暂态突变部分，如何准确获取故障波形以及故障时刻的暂态突变开始点，成为主站系统必须要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法，该方法能够解决现有技术中存在的不足，能够根据故障波形准确地判断出故障时刻。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法，该方法包括以下步骤：

（1）系统主站获取接地故障波形。

（2）计算故障波形的初始差值档位I

首指针Front和尾指针Rear为指向故障波形的两个指针，两个指针的间隔为一个周波长度L；初始化首指针Front，使其指向整个故障波形的首端；初始化尾指针Rear，使其指向与初始化的首指针Front间隔一个周波长度L的故障波形上的采样点上；采用公式I=G(S(Rear)-S(Front))求得初始差值档位I。

（3）获取故障波形当前的差值档位D

首指针Front和尾指针Rear依次递增i，采用公式D=G(S(Rear)-S(Front))循环计算故障波形当前的差值档位D，其中，i=0,1...N，N为期望的查找长度。

（4）查找疑似故障时刻点

若D与I的档位差小于设定的阈值，则当前尚未查找到故障时刻点，返回执行步骤（3），继续计算当前的差值档位D；若D与I的档位差大于等于设定的阈值，则将当前时刻判定为疑似故障时刻点s，执行步骤（5）。

（5）连续暂态突变判断

若从疑似故障时刻点s开始的连续若干点内，D与I的档位差均大于等于设定的阈值，则判定为连续暂态突变，执行步骤（6）；若否，则返回执行步骤（3）。

（6）疑似故障时刻点回调

设定回调区间，在回调区间内，遍历采样点与疑似故障时刻点s的档位差，若某采样点的档位差与已遍历点不同，则该点为真实故障时刻点，若在回调区间内未发现档位差差异点，则疑似故障时刻点s即为真实故障时刻点。

由以上技术方案可知，本发明能够提高查找到小电流接地故障时刻点的概率，使基于查找出来的故障时刻点计算的暂态极性、幅值、相似性准确有效。本发明适用于接地定位系统主站，以及本地模拟系统判断接地信号的极性、相似性和幅值等属性。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是接地故障波形的示意图；

图3是采用首尾指针遍历故障波形的示意图；

图4是暂态突变缓慢的故障波形的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法，该方法包括以下步骤：

（1）系统主站获取接地故障波形。在配电网线路发生小电流接地故障后，在母线出线端安装的电压监测器和各支线端安装的电流监测器，将采集的故障波形在通信终端合成零序波形，通过无线网络上传到系统主站，小电流接地系统主站，获取各线路安装的监测器上报故障波形，故障波形如图1所示。系统主站获取通信终端的故障波形，包括零序电流、电压所有采样点的瞬时值。

（2）计算故障波形的初始差值档位I

如图2所示，首指针Front和尾指针Rear为指向故障波形的两个指针，两个指针的间隔为一个周波长度L；初始化首指针Front，使其指向整个故障波形的首端；初始化尾指针Rear，使其指向与初始化的首指针Front间隔一个周波长度L的故障波形上的采样点上；采用公式I=G(S(Rear)-S(Front))求得初始差值档位I。初始差值档位I，是故障波形突变前以及用于循环比较的特征值。

（3）获取故障波形当前的差值档位D

首指针Front和尾指针Rear递增变量i，再采用公式D=G(S(Rear)-S(Front))循环计算故障波形当前的差值档位D，其中，i=0,1...N，N为期望的查找长度。

（4）查找疑似故障时刻点

接地故障前，波形三相平衡，D与I同档位。故障时刻暂态突变，D与I档位差明显。若D与I的档位差小于设定的阈值，则当前尚未查找到故障时刻点，返回执行步骤（3），继续计算当前的差值档位D；若D与I的档位差大于等于设定的阈值，则将当前时刻判定为疑似故障时刻点s，执行步骤（5）。采用间隔一个周波长度L的两指针遍历故障波形，若两指针振幅差异小，则未遍历到疑似点，继续遍历；若两指针振幅差异大，则锁定当前时刻为故障时刻疑似点。

（5）连续暂态突变判断

接地故障暂态突变有持续区间，从故障时刻点开始连续突变。对于故障时刻疑似点s，需要经过符合小电流接地故障特征的判断。从疑似故障时刻点s开始的连续若干点的当前档位差D(i)=G(S(i)-S(i-L))。其中i=s,s+1...s+N，N为连续突变长度。D(i)都与I有明显的档位差，即D(i)>>I。故障时刻疑似点s后一定区间内的所有点要符合暂态连续突变的判断，不符合连续突变的判断，则需重新查找故障时刻疑似点。若从疑似故障时刻点s开始的连续若干点内，D与I的档位差均大于等于设定的阈值，则判定为连续暂态突变，执行步骤（6）；若否，则返回执行步骤（3）。

（6）疑似故障时刻点回调

若故障波形暂态突变不明显，或突变波形比较缓慢，则查找的疑似故障时刻点s，较真实故障时刻会滞后，需要进行故障时刻点的回调，排除滞后区间。具体的回调方法为：设定回调区间t，获取初始档位It=G(S(s)-S(s-t))。在回调区间内，遍历采样点i与疑似故障时刻点s的档位差D(i)=G(S(s)-S(i))。若D(i)≈It,则采样点i与档位差It较接近，采样i并非真实故障时刻点。若D(i)>>It或D(i)<<It，则该采样点i为真实故障时刻点。若在回调区间t内未发现档位差差异点，则疑似故障时刻点s即为真实故障时刻点。

疑似故障时刻点经过回调后，即确认为故障时刻点。

对于暂态突变“缓慢”的接地波形，连续突变判断增加了查找故障时刻点的准确性，同时也增大了疑似时刻点“滞后”真实时刻点的概率。疑似点“滞后”如图4所示。

本发明在小电流接地系统主站端增加算法，对于各线路监测器上传的接地故障波形，根据小电流接地故障暂态突变特征，准确判断接地故障时刻。系统主站由故障时刻点提取暂态特征，进行接地故障定位。本发明利用故障波形振幅周期性规律，采用间隔一个周波长度的两指针遍历故障波形，根据三相平衡时两指针振幅差异小，故障时刻两指针振幅差异大来找出故障时刻疑似点。此外，本发明还根据小电流接地故障后会连续暂态突变的特点，对故障时刻疑似点进行连续突变判断，并进行回调判断，以避免真实故障时刻的滞后。经系统主站实际验证，本发明可准确判断出小电流接地故障的时刻点。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种小电流接地系统主站准确判断接地故障时刻的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）系统主站获取接地故障波形；

（2）计算故障波形的初始差值档位I

首指针Front和尾指针Rear为指向故障波形的两个指针，两个指针的间隔为一个周波长度L；初始化首指针Front，使其指向整个故障波形的首端；初始化尾指针Rear，使其指向与初始化的首指针Front间隔一个周波长度L的故障波形上的采样点上；采用公式I=G(S(Rear)-S(Front))求得初始差值档位I；其中，S(x)表示波形序列下标x处的采样点，G(x)表示数值x的一种权值；

（3）获取故障波形当前的差值档位D

首指针Front和尾指针Rear分别递增i，采用公式D=G(S(Rear)-S(Front))循环计算故障波形当前的差值档位D，其中，i=0,1...N，N为期望的查找长度；

（4）查找疑似故障时刻点

若D与I的档位差小于设定的阈值，则当前尚未查找到故障时刻点，返回执行步骤（3），继续计算当前的差值档位D；若D与I的档位差大于等于设定的阈值，则将当前时刻判定为疑似故障时刻点s，执行步骤（5）；

（5）连续暂态突变判断

若从疑似故障时刻点s开始的连续若干点内，D与I的档位差均大于等于设定的阈值，则判定为连续暂态突变，执行步骤（6）；若否，则返回执行步骤（3）；

（6）疑似故障时刻点回调

设定回调区间，在回调区间内，遍历采样点与疑似故障时刻点s的档位差，若某采样点的档位差与已遍历点不同，则该点为真实故障时刻点，若在回调区间内未发现档位差差异点，则疑似故障时刻点s即为真实故障时刻点。