CN113866568A - 一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法 - Google Patents

一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及中压配电网技术领域，公开了一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其技术方案包括以下步骤：s1，利用故障指示器或馈线终端采集线路中各个监测点的三相电流、零序电压以及零序电流数据；s2，提取采集数据中的多个故障特征值，包括相似度、暂态特征值、故障电流比值；s3，根据提取的相似度和故障电流比值设定对监测点与故障点之间位置关系的预判断逻辑；s4，根据提取的暂态特征值设定对监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑；s5，根据线路拓扑，重复步骤s2~s4，直至故障定位结束。本发明在易于实现的基础上，融合了多判据，避免了根据单一判据进行故障定位的局限性，提高了定位准确率，具有较强的工程实用性。

Description

一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法
技术领域
本发明涉及中压配电网技术领域，尤其涉及一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，主要用于中压配电线路中对接地故障的分析与定位。
背景技术
我国配电网主要采用小电流接地系统，虽然发生接地故障时产生的故障电流较小，系统仍可带电继续运行两小时，但故障电流小会导致故障监测及定位较困难。若不能及时切除故障，很容易演变成两相接地短路，使故障进一步恶化，严重危害电网设备的安全，因此需及时准确地对故障位置进行定位，为巡线人员及时切除故障提供高效指导。
目前，很多研究人员已对小电流接地系统的单相接地故障定位进行了深入研究，提出了多种故障定位方法，如基于相似度、首半波法、比幅比相法等，对于某些场景，其定位效果较好，但由于现有定位方法对多种应用场景的适用性较弱，导致整体应用起来的总体定位准确率较低，如在设备挂反、采样误差较大时，会导致计算的特征值完全错误，根据单一判据就会定位错误。因此，为快速、准确地切除故障，保证电网安全稳定运行，急需发展一种适用多种故障场景、定位准确率高的接地故障定位方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提出了一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，根据采集到的三相电流、零序电压、零序电流数据来提取多个故障特征值，根据提取的多个特征值来设定判断逻辑，以实现准确的故障定位。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，包括以下步骤：
s1：利用故障指示器或馈线终端采集线路中各个监测点的三相电流、零序电压以及零序电流数据；
s2：提取采集数据中的多个故障特征值，包括相似度、暂态特征值、故障电流比值；
s3：根据提取的相似度和故障电流比值设定对监测点与故障点之间位置关系的预判断逻辑，进行定位判断；
s4：根据提取的暂态特征值设定对监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑，进行定位判断；
s5：根据线路拓扑，重复步骤s2~s4，直至故障定位结束。
优选地，所述步骤s2中，相似度ρ的计算公式如下：
Figure 932110DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 754310DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 330785DEST_PATH_IMAGE003
分别为零序电压导数和零序电流数据，N为用于计算相似度的数据长度；
暂态特征值T为采集的零序电流幅值最大值；
故障电流比值R的计算公式如下：
Figure 539044DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure 415733DEST_PATH_IMAGE005
为故障相的故障电流，
Figure 275411DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 604762DEST_PATH_IMAGE007
为两个非故障相的故障电流，
Figure 383755DEST_PATH_IMAGE008
为计算故障电流比值的坐标，此时三相故障电流之和达到最大。
优选地，所述步骤s3中的预判断逻辑如下所示：
当相似度小于阈值ρ1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ1的同时小于阈值ρ2，且故障电流比值大于阈值R1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ2的同时小于等于阈值ρ3，且故障电流比值大于阈值R2时，判定监测点位于故障点上游；
其余情况下判定监测点位于故障点下游。
优选地，所述步骤s3中的预判断逻辑在当前监测点为母线出线处首个监测点的情况下，直接作为判定此监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑。
优选地，所述步骤s4中的最终判断逻辑为：
若当前监测点的暂态特征值大于其父监测点的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点上游；
否则最终判定该监测点位于故障点下游。
本发明的有益效果：根据采集到的三相电流、零序电压、零序电流数据来提取多个故障特征值，根据提取的多个特征值来设定判断逻辑，以实现准确的故障定位。方案在易于实现的基础上，融合了多判据，避免了根据单一判据进行故障定位的局限性，提高了定位准确率，具有较强的工程实用性。
附图说明
图1为本发明的总体流程图。
图2为本发明实施例提供的某现场拓扑图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
结合附图1，一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，包括以下步骤：
s1：利用故障指示器或馈线终端采集线路中各个监测点的三相电流、零序电压以及零序电流数据，现场拓扑如图2所示，在监测点3、监测点4处，监测设备的电流互感器反向安装。
s2：提取采集数据中的多个故障特征值，包括相似度、暂态特征值、故障电流比值；
其中相似度ρ的计算公式如下：
Figure 692115DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 295265DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 846332DEST_PATH_IMAGE003
分别为零序电压导数和零序电流数据，N为用于计算相似度的数据长度。
暂态特征值T为采集的零序电流幅值最大值。
故障电流比值R的计算公式如下：
Figure 756913DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure 93347DEST_PATH_IMAGE005
为故障相的故障电流，
Figure 319929DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 607560DEST_PATH_IMAGE007
为两个非故障相的故障电流，
Figure 289208DEST_PATH_IMAGE009
为计算故障电流比值的坐标，此时三相故障电流之和达到最大。
s3：根据提取的相似度和故障电流比值设定对监测点与故障点之间位置关系的预判断逻辑，进行定位判断；预判断逻辑如下所示：
当相似度小于阈值ρ1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ1的同时小于阈值ρ2，且故障电流比值大于阈值R1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ2的同时小于等于阈值ρ3，且故障电流比值大于阈值R2时，判定监测点位于故障点上游；
其余情况下判定监测点位于故障点下游。
需要特殊说明的是，上述预判断逻辑在当前监测点为母线出线处首个监测点的情况下，直接作为判定此监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑。
实施例中，ρ1=-0.8、ρ2=-0.5、ρ3=-0.2、R1=1.5、R2=2。
s4：根据提取的暂态特征值设定对监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑，进行定位判断；最终判断逻辑为：
若当前监测点的暂态特征值大于其父监测点的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点上游；
否则最终判定该监测点位于故障点下游。
实施例中M=1.1。
s5：根据线路拓扑，重复步骤s2~s4，直至故障定位结束。
实施例中：
监测点1的相似度为-0.63、暂态特征值为19.2、故障电流比值为2.7；
监测点2的相似度为-0.86、暂态特征值为25.1、故障电流比值为3.1；
监测点3的相似度为0.88、暂态特征值为28.7、故障电流比值为2.8；
监测点4的相似度为-0.89、暂态特征值为10.1、故障电流比值为0.8；
监测点5的相似度为0.83、暂态特征值为22.1、故障电流比值为0.65。
根据预判断逻辑，最终判定监测点1位于故障点上游，监测点5位于故障点下游；初步判定监测点2、监测点4位于故障点上游，监测点3位于故障点下游。
根据线路拓扑：
监测点1为监测点2的父监测点，监测点2的暂态特征值大于其父监测点1的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点上游；
监测点2为监测点3的父监测点，监测点3的暂态特征值大于其父监测点2的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点上游；
监测点3为监测点4的父监测点，监测点4的暂态特征值小于其父监测点3的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点下游，最终将故障定位在监测点3与监测点4之间，经排查，与实际情况相符。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：利用故障指示器或馈线终端采集线路中各个监测点的三相电流、零序电压以及零序电流数据；
s2：提取采集数据中的多个故障特征值，包括相似度、暂态特征值、故障电流比值；
s3：根据提取的相似度和故障电流比值设定对监测点与故障点之间位置关系的预判断逻辑，进行定位判断；
s4：根据提取的暂态特征值设定对监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑，进行定位判断；
s5：根据线路拓扑，重复步骤s2~s4，直至故障定位结束。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤s2中，相似度ρ的计算公式如下：
Figure 419DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 88461DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 886653DEST_PATH_IMAGE003
分别为零序电压导数和零序电流数据，N为用于计算相似度的数据长度；
暂态特征值T为采集的零序电流幅值最大值；
故障电流比值R的计算公式如下：
Figure 351132DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure 301902DEST_PATH_IMAGE005
为故障相的故障电流，
Figure 560845DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 846332DEST_PATH_IMAGE007
为两个非故障相的故障电流，
Figure 848923DEST_PATH_IMAGE008
为计算故障电流比值的坐标，此时三相故障电流之和达到最大。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤s3中的预判断逻辑如下所示：
当相似度小于阈值ρ1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ1的同时小于阈值ρ2，且故障电流比值大于阈值R1时，判定监测点位于故障点上游；
当相似度在大于等于阈值ρ2的同时小于等于阈值ρ3，且故障电流比值大于阈值R2时，判定监测点位于故障点上游；
其余情况下判定监测点位于故障点下游。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤s3中的预判断逻辑在当前监测点为母线出线处首个监测点的情况下，直接作为判定此监测点与故障点之间位置关系的最终判断逻辑。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电力领域的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤s4中的最终判断逻辑为：
若当前监测点的暂态特征值大于其父监测点的暂态特征值与阈值M的乘积，则最终判定该监测点位于故障点上游；
否则最终判定该监测点位于故障点下游。
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