CN112505474A - 一种基于相电流增量的故障定位方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于相电流增量的故障定位方法、装置，所述方法包括如下步骤：实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；计算相电流增量；计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；计算动态时间弯曲距离差异系数；计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。适用于含分支区段的复杂配电网；故障定位的阈值的设定不需要考虑线路参数的影响适用范围广；采用两种判据减少了故障的误判率。

Description

一种基于相电流增量的故障定位方法、装置

技术领域

本发明涉及单相接地故障定位领域，尤其涉及一种基于相电流增量的故障定位方法、装置。

背景技术

配电网中故障中单相接地故障发生率最高，约占80％左右。由于单相接地故障发生时，故障电流小，加上配网线路错综复杂。因此现有的定位方法在现场实际应用效果并不理想。目前，现场中的大部分单相接地故障还是通过调度人员人工拉路，现场工作人员人工巡线的方法寻找故障位置。

配电网单相接地故障定位，根据定位所利用的信号不同分为信号注入法、稳态信号法和暂态信号法。信号注入法需要信号检测设备，成本高，且定位效果且受分布电容与接地电阻的影响。稳态信号法故障信号微弱易受噪声干扰的影响，且不适用于消弧线圈接地系统。暂态信号法具有故障特征明显，不受消弧线圈的影响等优点，但实际应用在也存在着许多难以解决的问题。如基于暂态无功功率的定位方法，需要获取零序电压和零序电流，仅适用于安装零序电压和零序电流互感器的场合；相关系数法通过求取两检测点电流波形相似性确定故障位置，对系统的通信能力和设备的采样同步性要求高。

发明内容

针对配电网单相接地故障定位的缺陷和不足，本发明提供一种基于相电流增量的故障定位方法、装置。该方法仅利用电流作为定位的特征量不受电压信号的影响，且不需要批量传输数据大大的减少了通信的压力。

本发明的技术方案是：

一方面，本发明技术方案提供一种基于相电流增量的故障定位方法，包括如下步骤：

实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

进一步的，实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据的步骤包括：

实时采集各检测点相电流数据，并将相电流数据循环存储到缓存区中；

单相接地故障发生后采集1/2个工频周期内的相电流数据，并将对应的1个周期前和2个周期前的数据保存在缓存区中。

进一步的，采取如下方法计算相电流增量Δi：

Δi(t)＝||i(t)-i(t-T)|-|i(t-T)-i(t-2T)||

其中，Δi(t)是t时刻的相电流增量，T为一个工频周期。

进一步的，采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离(DynamicTime Warping,DTW)；

针对动态时间弯曲距离范围较大不利于设定阈值，将动态时间弯曲距离DTW进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；

归一化后的动态时间弯曲距离为：

其中，X和Y为两个序列，X＝{x₁，x₂，x₃，...，x_m}，Y＝{y₁，y₂，y₃，...，y_n}。

利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

进一步的，根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数的步骤包括：

判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去下游相邻检测点动态时间弯曲距离系数，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数；

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去所有下游相邻检测动态时间弯曲距离系数中最大的一个，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数。

进一步的，计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性；

选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性中最小的一个为相对极性系数；

将相对极性系数发送给上游相邻检测点。

进一步的，根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数的步骤包括：

判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则求取该检测点与下游相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数；

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则求取该检测点与下游所有相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数。

进一步的，根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位的步骤包括：

判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，若是，则判断相对极性互积系数是否小于0，若相对极性互积系数小于0，则判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；

否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

另一方面，本发明技术方案还提供一种基于相电流增量的故障定位装置，包括数据采集模块、相电流增量计算模块、动态时间弯曲距离系数计算模块、动态时间弯曲距离差异系数计算模块、相对极性系数计算模块、相对极性互积系数计算模块和故障定位模块；

数据采集模块，用于实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

相电流增量计算模块，用于根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

动态时间弯曲距离系数计算模块，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

动态时间弯曲距离差异系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

相对极性系数计算模块，用于计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

相对极性互积系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

故障定位模块，用于根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

进一步的，动态时间弯曲距离系数计算模块包括第一计算单元、归一化处理单元、第一选择单元和第一发送单元；

第一计算单元，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离；还用于利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

归一化处理单元，用于将动态时间弯曲距离进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；

第一选择单元，用于选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

第一发送单元，用于将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

进一步的，相对极性系数计算模块包括第二计算单元、第二选择单元和第二发送单元；

第二计算单元，用于相对极性算法结合相电流增量计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性；

第二选择单元，用于选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间相对极性中最小的值为相对极性系数；

第二发送单元，用于将相对极性系数发送给上游相邻检测点。

进一步的，故障定位模块包括判断单元和定位单元；

判断单元，用于判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，还用于判断相对极性互积系数是否小于0；

定位单元，用于若判断单元判断动态时间弯曲距离差异系数大于设定阈值并且相对极性互积系数小于0时，判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：仅采用电流信号作为特征量适用于未安装PT的场所；检测点间只传递DTW距离系数和相对极性系数不需要批量传输电流波形数据对系统的通讯压力小；DTW算法具有抗同步误差能力强且信号幅值变化时的灵敏性高的优点；适用于含分支区段的复杂配电网；故障定位的阈值的设定不需要考虑线路参数的影响适用范围广；采用两种判据减少了故障的误判率。

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

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明实施例提供的方法的示意性流程图。

图2是单相接地故障定位方法流程图。

图3是配电网单相接地故障示意图。

图4是故障后相电流增量分布示意图。

图5是多个检测点组成的分支区段示意图。

图6是中性点经消弧线圈接地系统仿真模型。

图7是本发明实施例提供的装置的示意性框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明技术方案提供一种基于相电流增量的故障定位方法，包括如下步骤：

S1：实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

S2：根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

S3：采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

S4：根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

S5：计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

S6：根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

S7：根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

在有些实施例中，步骤S1中，实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据的步骤包括：

实时采集各检测点相电流数据，并将相电流数据循环存储到缓存区中；

单相接地故障发生后采集1/2个工频周期内的相电流数据，并将对应的1个周期前和2个周期前的数据保存在缓存区中。

需要说明的是，步骤S2中，采取如下方法计算相电流增量Δi：

Δi(t)＝||i(t)-i(t-T)|-|i(t-T)-i(t-2T)||

其中，Δi(t)是t时刻的相电流增量，T为一个工频周期。

在有些实施例中，步骤S3中，采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

S31：采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离(Dynamic Time Warping,DTW)；

S32：将动态时间弯曲距离DTW进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；本步骤是针对动态时间弯曲距离范围较大不利于设定阈值而采取的步骤；

归一化后的动态时间弯曲距离为：

其中，X和Y为两个序列，X＝{x₁，x₂，x₃，...，x_m}，Y＝{y₁，y₂，y₃，...，y_n}。

S33：利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

S34：选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

S35：将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

在有些实施例中，步骤S4中，根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数的步骤包括：

S41：判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

S42：若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去下游相邻检测点动态时间弯曲距离系数，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数；

S43：若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去所有下游相邻检测动态时间弯曲距离系数中最大的一个，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数。

在有些实施例中，步骤S5中，计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

S51：计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性；

S52：选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性中最小的一个为相对极性系数；

S53：将相对极性系数发送给上游相邻检测点。

在有些实施例中，步骤S6中，根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数的步骤包括：

S61：判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

S62：若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则求取该检测点与下游相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数；

S63：若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则求取该检测点与下游所有相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数。

需要说明的是，步骤S7中，根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位的步骤包括：

判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，若是，则判断相对极性互积系数是否小于0，若相对极性互积系数小于0，则判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；

否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

具体的，图3为某配电网发生C相接地故障后相电流分布图。

单相接地故障发生前，相电流i_P由负荷电流i_PL和对地电容电流i_PC电流组成。单相接地故障发生后分别变为i_P ^＊、i_PL ^＊和i_PC ^＊，其中，P＝A、B、C。

由于线电压未改变，故负荷电流可视为不变，因此故障后的相电流增量分布如图4所示。

为简明起见，下面将健全线路、故障线路故障点之后区域称为非故障特征区域，故障线路故障点之前的区域称为故障特征区域。

以A相为例对于非故障特征区域和故障特征区域健全相相电流增量为：

其中，C为单相对地电容。

对于故障特征区域故障相C相相电流增量为：

故障电流i_f为全系统对地电容电流i_CΣ与消弧线圈电感电流i_L之和，故障暂态初期电容电流自由振荡频率较高且消弧线圈电感电流不能突变，因此消弧线圈的补偿效果十分微弱，所以分析故障后1/2个工频周期内的故障暂态电流i_f可忽略消弧线圈电感电流的影响，因此故障相的相电流增量为：

其中，C_Σ表示整个系统对地电容之和，显然|C－C_Σ|＝C_Σ－C>>C。

由式(5)和式(7)可以看出，非故障特征区域三相相电流波形相似，故障特征区域故障相与健全相相电流增量波形相差较大，且相位相反。因此可利用此特征确定故障区段。

动态时间弯曲(DTW)距离，利用动态规划思想，使两个序列元素之间获取一条最优路径。DTW距离不需要两列序列长度相同及元素一一对应，因此具有较强的抗同步误差能力。对于相似程度越高的两个波形，其DTW距离越接近于小，而对于相似程度越低的两个波形，其DTW距离越大。

一个周期内的采样点个数为N，构建j相和k相电流增量时间序列的动态时间弯曲距离D_jk＝D(ΔI_j，ΔI_k)，其中，ΔI_j和ΔI_k为故障发生后1/2个工频周期内j相和k相的电流增量序列。

采用下列方法进一步求得DTW距离系数α：

α＝max(D_AB，D_BC，D_AC) (8)

求得检测点的DTW距离系数后将其发送到上游相邻检测点，并接收由下游相邻检测点发送过来的DTW距离系数。

若当检测点位于下游仅有一个相邻检测点线路上，则其DTW距离差异系为：

λ_s＝α_s-α_s+1 (9)

其中，s表示系统中第s个检测点。

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，如图5所示。则其DTW距离差异系数λ(s)为

λ_s＝α_s-max{α_s+1，α_s+2，…，α_s+m} (10)

其中，s+m表示系统中第s+m个检测点。

当故障发生在分支区段内时，检测点s位于故障点上游，其余检测点均位于故障点下游，因此，检测点s的DTW距离系数远大于其余检测点，DTW距离差异系数λ_s远大于0。当故障未发生在分支区段内时，有两种情况：1.故障发生在检测点s上游时，分支区段中所有检测点均位故障点下游，DTW距离系数α均接近于0；2.故障点发生在某一子检测点s+e(1≤e≤m)下游时，父检测点s和子检测点s+e均为于故障点上游，DTW距离系数α均远大于0，而其余检测点的DTW距离系数α均接近于0。显然，对于这两种情况所求得的DTW距离差异系数λ_s均接近于0。

检测点j，k两相相电流增量相对极性β为：

β_jk＝sgn[ΔI_j·ΔI_k] (11)

单相接地故障发生后1/2个工频周期内j，k两相相电流增量的相对极性为：

其中，N为一个周期的采样点个数，ΔI_j和ΔI_k分别为j，k两相相电流增量。若β_jk＝1则表示j，k两相相电流增量极性相同，β_jk＝-1表示j，k两相相电流增量极性相反。

采用下列方法进一步求得相对极性系数γ

γ＝min(β_AB、β_BC、β_CA) (13)

显然，若检测点位于故障点上游，γ＝-1；反之，若检测点位于故障点下游，γ＝1。

若检测点位于下游仅有一个相邻检测点线路上，则其相对极性互积系数μ(s)为：

μs＝γs·γs+1 (14)

其中，s表示系统中第s个检测点。

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，如图5所示。则其相对极性互积系数μ_s为：

μ_s＝γ_s·γ_s+1…γ_s+m (15)

其中，s+m表示系统中第s+m个检测点。

当故障发生在分支区段内时，检测点s位于故障点的上游，相对极性系数γ为-1，其余子检测点均位于故障点的下游，相对极性系数γ为1。因此相对极性互积系数μ_s为-1。当故障未发生在分支区段内时，有两种情况：1.故障发生在检测点s上游时，分支区段中所有检测点均位故障点下游，相对极性系数γ为1；2.故障点发生在检测点s下游某一相邻检测点s+e(1≤e≤m)的下游时，检测点s和检测点s+e点均为于故障点上游，相对极性系数γ为-1，而其余检测点相对极性系数γ为1。显然，对于这两种情况所求得的相对极性互积系数μ_s均为1。

如图2所示，结合上述内容，若单相接地故障发生后某一检测点既满足DTW距离差异系数λ大于设定值λ_set，又满足相对极性互积系数μ小于0，则判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点组成的线路或分支区段之内，若不满足任意一个条件则故障未发生在该检测点和下游相邻检测点组成的线路或分支区段之内。

在MATLAB/Simulink中搭建了一个10kV谐振接地系统模型如图6所示。

表1和表2分别为分支区段a和线路区段b发生单相接地故障后各检测点的DTW距离系数和相对极性系数，由表1和表2可以看出故障特征区域内检测点的DTW距离系数远大于非故障特征区域检测点的DTW距离系数，且故障特征区域内检测点的相对极性系数与非故障特征区域检测点的相对极性系数相反。

表1 DTW距离系数

表2相对极性系数

根据相邻检测点DTW距离系数和相对极性互积系数求得检测点4和检测点6的DTW距离差异系数和相对极性互积系数分别如表3和表4所示。由表3和表4可以看出对于不同故障位置、不同接地电阻、不同接地电阻情况下的单相接地故障本文所提出的方法均可正确的判断出故障位置。

表3检测点4的DTW距离差异系数和相对极性互积系数

表4检测点6的DTW距离差异系数和相对极性互积系数

如图7所示，本发明技术方案还提供一种基于相电流增量的故障定位装置，包括数据采集模块、相电流增量计算模块、动态时间弯曲距离系数计算模块、动态时间弯曲距离差异系数计算模块、相对极性系数计算模块、相对极性互积系数计算模块和故障定位模块；

数据采集模块，用于实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

相电流增量计算模块，用于根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

动态时间弯曲距离系数计算模块，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

动态时间弯曲距离差异系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

相对极性系数计算模块，用于计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

相对极性互积系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

故障定位模块，用于根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

在有些实施例中，动态时间弯曲距离系数计算模块包括第一计算单元、归一化处理单元、第一选择单元和第一发送单元；

第一计算单元，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离；还用于利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

归一化处理单元，用于将动态时间弯曲距离进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；

第一选择单元，用于选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

第一发送单元，用于将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

在有些实施例中，相对极性系数计算模块包括第二计算单元、第二选择单元和第二发送单元；

第二计算单元，用于相对极性算法结合相电流增量计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性；

第二选择单元，用于选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间相对极性中最小的值为相对极性系数；

第二发送单元，用于将相对极性系数发送给上游相邻检测点。

在有些实施例中，故障定位模块包括判断单元和定位单元；

判断单元，用于判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，还用于判断相对极性互积系数是否小于0；

定位单元，用于若判断单元判断动态时间弯曲距离差异系数大于设定阈值并且相对极性互积系数小于0时，判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

2.根据权利要求1所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据的步骤包括：

实时采集各检测点相电流数据，并将相电流数据循环存储到缓存区中；

单相接地故障发生后采集1/2个工频周期内的相电流数据，并将对应的1个周期前和2个周期前的数据保存在缓存区中。

3.根据权利要求2所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离；

将动态时间弯曲距离进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；

利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

4.根据权利要求1所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数的步骤包括：

判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去下游相邻检测点动态时间弯曲距离系数，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数；

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则用该检测点动态时间弯曲距离系数减去所有下游相邻检测动态时间弯曲距离系数中最大的一个，求得电流增量动态时间弯曲距离差异系数。

5.根据权利要求3所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点的步骤包括：

计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性；

选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的相对极性中最小的一个为相对极性系数；

将相对极性系数发送给上游相邻检测点。

6.根据权利要求1所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数的步骤包括：

判断检测点下游线路上相邻检测点的个数；

若检测点位于下游仅有一个相邻检测点的线路上，则求取该检测点与下游相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数；

若检测点位于下游由多个相邻检测点组成的分支区段内，则求取该检测点与下游所有相邻检测点的相对极性系数之积，得到相对极性互积系数。

7.根据权利要求1所述的基于相电流增量的故障定位方法，其特征在于，根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位的步骤包括：

判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，若是，则判断相对极性互积系数是否小于0，若相对极性互积系数小于0，则判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；

否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

8.一种基于相电流增量的故障定位装置，其特征在于，包括数据采集模块、相电流增量计算模块、动态时间弯曲距离系数计算模块、动态时间弯曲距离差异系数计算模块、相对极性系数计算模块、相对极性互积系数计算模块和故障定位模块；

数据采集模块，用于实时采集各检测点相电流数据以及单相接地故障发生时，采集各检测点故障暂态的相电流数据；

相电流增量计算模块，用于根据采集到的检测点的实时相电流数据和各检测点故障暂态的相电流数据计算相电流增量；

动态时间弯曲距离系数计算模块，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算各检测点动态时间弯曲距离系数并发送给上游相邻检测点；

动态时间弯曲距离差异系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点动态时间弯曲距离系数计算动态时间弯曲距离差异系数；

相对极性系数计算模块，用于计算检测点相对极性系数并发送给上游相邻检测点；

相对极性互积系数计算模块，用于根据本检测点和下游检测点相对极性系数计算相对极性互积系数；

故障定位模块，用于根据检测点动态时间弯曲距离差异系数和相对极性互积系数进行故障位置的定位。

9.根据权利要求8所述的基于相电流增量的故障定位装置，其特征在于，动态时间弯曲距离系数计算模块包括第一计算单元、归一化处理单元、第一选择单元和第一发送单元；

第一计算单元，用于采用动态时间弯曲距离算法结合相电流增量计算动态时间弯曲距离；还用于利用归一化后的动态时间弯曲距离计算单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离；

归一化处理单元，用于将动态时间弯曲距离进行归一化处理得到归一化后的动态时间弯曲距离；

第一选择单元，用于选取计算出的单相接地故障发生后1/2个工频周期内三相电流增量两两之间的动态时间弯曲距离中最大的值为动态时间弯曲距离系数；

第一发送单元，用于将动态时间弯曲距离系数发送给上游相邻检测点。

10.根据权利要求8所述的基于相电流增量的故障定位装置，其特征在于，故障定位模块包括判断单元和定位单元；

判断单元，用于判断动态时间弯曲距离差异系数是否大于设定阈值，还用于判断相对极性互积系数是否小于0；

定位单元，用于若判断单元判断动态时间弯曲距离差异系数大于设定阈值并且相对极性互积系数小于0时，判定故障发生在该检测点和下游相邻检测点之间；否则，判定故障未发生在该检测点和下游相邻检测点之间。

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