CN110542832A - 一种配电网高阻接地故障区段定位方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网高阻接地故障区段定位方法、装置及存储介质，包括：获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；根据零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；根据平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断平均值比值与预设的整定阈值的大小；当平均值比值大于整定阈值时，则记录平均值比值和终端的编号，根据编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。本发明适用性强，可适用于不同故障位置、不同过渡电阻，并能有效提高判断故障区段的准确性，能有效降低故障定位的难度，降低误差，成本低，具有较高的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统故障检测技术领域，尤其涉及一种配电网高阻接地故障区段定位方法、装置及存储介质。
背景技术
配电网的故障定位对于配电网故障的研究具有重要的意义，高效准确的故障定位方法有利于提高配电网供电的可靠性。目前针对输电网的故障分析与定位问题研究已经比较完善，但对于配电网而言，由于其结构往往较为复杂，存在多级分支、环网、线路距离短以及接地方式不同等问题，大大增加了故障定位的难度，尤其对于高阻接地故障，故障定位的难度更大。
传统配电网故障定位方法包括注入法、阻抗法和行波法。注入法通过向线路注入特定信号，随后检测故障点反射波信号进行测距，需配置专用注入信号源和辅助检测装置，且测距精度受导线分布电容、接地电阻等因素的影响较大。阻抗法的精度很容易受到过渡电阻的影响，且只有在线路为均匀传输线时较为可靠。行波法包括单端行波法和双端行波法，其中单端行波法在高阻接地故障发生时对第二个反射行波波头识别存在困难；双端行波法对两端数据同步性要求较高。此外，传统基于行波的故障定位方法在理论上虽然能够适应各种故障情况。但由于故障行波速度近似等于光速，即使在1MHz的采样频率下，每个采样点对应的距离也有300m，传统方法的固有误差就可能造成数公里的定位误差，此时为了保证测距精度，对采样频率的要求极高。
随着无线通信技术的不断发展和配电网自动化程度的不断提高，配电自动化终端得到越来越广泛的应用，配电网也开始利用配电自动化终端进行故障定段。但对于现有利用配电自动化终端进行故障区段判定的方案，其定段方式主要为根据终端采集配电网局部信息进行精确的定量分析。这种方法耐受过渡电阻能力弱，在高阻接地故障发生时，极易出现误判的情况。
发明内容
本发明实施例提供一种配电网高阻接地故障区段定位方法、装置及存储介质，能有效解决现有技术中耐受过渡电阻能力弱且在高阻接地故障发生时极易出现误判的问题，能实现准确地判断故障区段，并能有效降低故障定位判断的误差。
本发明一实施例提供一种配电网高阻接地故障区段定位方法，包括：
获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；
根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；
根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小；
当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
作为上述方案的改进，所述判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小，还包括：
当所有所述平均值比值小于所述整定阈值时，则确定接地故障区段为线路母线，得到定段结果。
作为上述方案的改进，所述获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据，具体包括：
获取预设的零序电压突变的启动时间阈值内线路母线的零序电压序列和线路馈线的零序电流序列，得到所述零序电流电压录波数据。
作为上述方案的改进，所述根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值，具体包括：
根据所述零序电流电压录波数据，采用公式(1)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值的比值绝对值：
其中，Pi为所述比值绝对值，为区段i的零序电流，为区段i的零序电压，t1为零序电压突变时刻，T1为零序电流电压周期；
根据所述比值绝对值，采用公式(2)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值：
其中，PAVi为所述平均值，T2为平均值计算积分时间。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
根据所述定段结果发出保护控制指令控制切除所述接地故障区段。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
根据故障合闸角以及线路电抗确定所述整定阈值。
本发明另一实施例对应提供一种配电网高阻接地故障区段定位装置，包括：
数据获取模块，用于获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；
计算模块，用于根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；
判断模块，用于根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小；
故障定位模块，用于当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
本发明实施例公开的一种配电网高阻接地故障区段定位方法及装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：
通过获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据，根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值，根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小，当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
首先，本发明能有效解决现有技术中耐受过渡电阻能力弱且在高阻接地故障发生时极易出现误判的问题，利用故障线路和非故障线路的零序电压电流关系的差异作为判别的依据，而该依据是由小电阻接地系统特有的接地方式所决定的，与过渡电阻无关。因此，本发明适用性强，可适用于不同故障位置、不同过渡电阻，并能有效提高判断故障区段的准确性。
其次，本发明对采样频率的要求较低，能有效降低故障定位的难度，降低故障定位判断的误差，成本低，具有较高的工程应用价值。
本发明另一实施例提供了一种配电网高阻接地故障区段定位装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的配电网高阻接地故障区段定位方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的配电网高阻接地故障区段定位方法。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种配电网高阻接地故障区段定位方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实施例提供的消弧线圈接地系统模型图；
图3是本发明实施例二提供的一种配电网高阻接地故障区段定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的一种配电网高阻接地故障区段定位方法的流程示意图，所述方法包括步骤S101至步骤S104。
S101、获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据。
在一种可选的实施例中，获取预设的零序电压突变的启动时间阈值内线路母线的零序电压序列和线路馈线的零序电流序列，得到所述零序电流电压录波数据。示例性的，在零序电压突变启动前5ms、启动后20ms的时间范围内采集所有线路的零序电流电压，且采样率为fS＝10kHz，得到零序电压序列u0(n)以及零序电流序列i0(n)。
S102、根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值。
在一种可选的实施例中，根据所述零序电流电压录波数据，采用公式(1)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值的比值绝对值：
其中，Pi为所述比值绝对值，为区段i的零序电流，为区段i的零序电压，t1为零序电压突变时刻，T1为零序电流电压周期；
根据所述比值绝对值，采用公式(2)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值：
其中，PAVi为所述平均值，T2为平均值计算积分时间。本实施例中，乘上106使得后面的分析中平均值的数量级变为1，T2取值为0.01s。
S103、根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小。
在一种可选的实施例中，根据公式Ri＝PAV(i+1)/PAVi(i＝1,2,...,n-1)计算两相邻终端的平均值比值。
优选的，根据故障合闸角以及线路电抗确定所述整定阈值。
S104、当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
在另一可选的实施例中，当所有所述平均值比值小于所述整定阈值时，则确定接地故障区段为线路母线，得到定段结果。
进一步，在步骤S104之后还包括：根据所述定段结果发出保护控制指令控制切除所述接地故障区段。
参见图2，是本发明一具体实施例提供的消弧线圈接地系统模型图。在RTDS实时数字仿真仪中搭建如图2所示的消弧线圈接地系统模型，具体为10kV消弧线圈接地配电系统。其中，系统共有三回出线，线路采用架空线和电缆混合线路，L1、L2和L3长度均为10km。L1为故障发生线路，区段1和区段2分别带有负荷支路，为LD1和LD2，区段3还接有4km的分支线路，其线路末端接有负荷LD3。馈线L1末端还接有负荷LD4。其中,负荷LD1、LD2和LD3为1MW，负荷LD4为6MW，功率因数0.95；f1、f2、f3、f4、f5、f6为不同的故障点(每个故障点均在该区段的中点)；L1上安装有5个故障区段定位终端Q1、Q2、Q3、Q4、Q5。其中Q1、Q2、Q3、Q4等距安装于馈线L1，Q5安装在区段3的分支线路上。消弧线圈采用过补偿方式，脱谐度为-6％，其等值电抗为LC＝0.2945H。架空线线路模型参照LGJ-180标准参数，单位长度线路电容为CT＝0.05μF；电缆线路模型参照YJV22-240标准参数，单位长度线路电容为CL＝0.37μF。
进一步，将本发明方法应用于上述的消弧线圈接地系统模型，基于RTDS对所提的故障定段方法进行验证。假设每个终端的采样频率均为10kHz，提取的数据时窗为故障前半个周波和故障后一个周波。表1为不同过渡电阻和不同故障位置下各终端的比值绝对值的平均值以及故障定段结果。
由表1中的定段结果可知，本发明一种配电网高阻接地故障区段定位方法可针对不同故障位置、不同过渡电阻准确地找出故障区段，适应性强、准确率高。
本发明实施例提供的一种配电网高阻接地故障区段定位方法，通过获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据，根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值，根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小，当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。首先，本发明能有效解决现有技术中耐受过渡电阻能力弱且在高阻接地故障发生时极易出现误判的问题，利用故障线路和非故障线路的零序电压电流关系的差异作为判别的依据，而该依据是由小电阻接地系统特有的接地方式所决定的，与过渡电阻无关。因此，本发明适用性强，可适用于不同故障位置、不同过渡电阻，并能有效提高判断故障区段的准确性。其次，本发明对采样频率的要求较低，能有效降低故障定位的难度，降低故障定位判断的误差，成本低，具有较高的工程应用价值。
实施例二
参见图3，是本发明实施例二提供的一种配电网高阻接地故障区段定位装置的结构示意图，包括：
数据获取模块201，用于获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；
计算模块202，用于根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；
判断模块203，用于根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小；
故障定位模块204，用于当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
优选的，所述数据获取模块201包括：
零序电流电压录波数据采集单元，用于获取预设的零序电压突变的启动时间阈值内线路母线的零序电压序列和线路馈线的零序电流序列，得到所述零序电流电压录波数据。
优选的，所述计算模块202包括：
比值绝对值计算单元，用于根据所述零序电流电压录波数据，采用公式(1)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值的比值绝对值：
其中，Pi为所述比值绝对值，为区段i的零序电流，为区段i的零序电压，t1为零序电压突变时刻，T1为零序电流电压周期；
平均值计算单元，用于根据所述比值绝对值，采用公式(2)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值：
其中，PAVi为所述平均值，T2为平均值计算积分时间。
优选的，所述判断模块203包括：
整定阈值设置单元，用于根据故障合闸角以及线路电抗确定所述整定阈值。
优选的，所述故障定位模块204包括：
线路母线故障定位单元，用于当所述平均值比值不大于所述整定阈值时，则确定接地故障区段为线路母线，得到定段结果。
优选的，所述故障定位模块204还包括：
接地故障区段切除单元，用于根据所述定段结果发出保护控制指令控制切除所述接地故障区段。
本实施例二提供的所述配电网高阻接地故障区段定位装置用于执行上述实施例一任意一项所述配电网高阻接地故障区段定位方法的步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
该实施例的配电网高阻接地故障区段定位装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如配电网高阻接地故障区段定位程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个配电网高阻接地故障区段定位方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S102。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如计算模块202。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述配电网高阻接地故障区段定位装置中的执行过程。
所述配电网高阻接地故障区段定位装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述配电网高阻接地故障区段定位装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是配电网高阻接地故障区段定位装置的示例，并不构成对配电网高阻接地故障区段定位装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述配电网高阻接地故障区段定位装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述配电网高阻接地故障区段定位装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个配电网高阻接地故障区段定位装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述配电网高阻接地故障区段定位装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述配电网高阻接地故障区段定位装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，包括：
获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；
根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；
根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小；
当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
2.如权利要求1所述的配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，所述判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小，还包括：
当所有所述平均值比值小于所述整定阈值时，则确定接地故障区段为线路母线，得到定段结果。
3.如权利要求1所述的配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，所述获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据，具体包括：
获取预设的零序电压突变的启动时间阈值内线路母线的零序电压序列和线路馈线的零序电流序列，得到所述零序电流电压录波数据。
4.如权利要求1所述的配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，所述根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值，具体包括：
根据所述零序电流电压录波数据，采用公式(1)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值的比值绝对值：
其中，Pi为所述比值绝对值，为区段i的零序电流，为区段i的零序电压，t1为零序电压突变时刻，T1为零序电流电压周期；
根据所述比值绝对值，采用公式(2)计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值：
其中，PAVi为所述平均值，T2为平均值计算积分时间。
5.如权利要求1或2所述的配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述定段结果发出保护控制指令控制切除所述接地故障区段。
6.如权利要求1所述的配电网高阻接地故障区段定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据故障合闸角以及线路电抗确定所述整定阈值。
7.一种配电网高阻接地故障区段定位装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取各故障定位终端的零序电流电压录波数据；
计算模块，用于根据所述零序电流电压录波数据，计算各个终端所采集的电流积分值与电压差值比值绝对值的平均值；
判断模块，用于根据所述平均值，计算各终端及其后一终端的平均值比值，判断所述平均值比值与预设的整定阈值的大小；
故障定位模块，用于当所述平均值比值大于所述整定阈值时，则记录所述平均值比值和终端的编号，根据所述编号确定接地故障区段为所述编号对应的终端及其后一终端之间的区段，得到定段结果。
8.一种配电网高阻接地故障区段定位装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的配电网高阻接地故障区段定位方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的配电网高阻接地故障区段定位方法。
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