CN115102280A - 一种中压配电网故障防护系统 - Google Patents

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CN115102280A CN202210699768.7A CN202210699768A CN115102280A CN 115102280 A CN115102280 A CN 115102280A CN 202210699768 A CN202210699768 A CN 202210699768A CN 115102280 A CN115102280 A CN 115102280A
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袁智勇
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雷金勇
霍建彬
白浩
李党
潘姝慧
童锐
郭琦
刘明昊
徐敏
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Abstract

本申请公开了一种中压配电网故障防护系统，该系统在发生单相线路故障时，线路保护测控装置采集并向信息处理终端发送所测控的供电馈线的线路故障分析信号，与此同时，故障分析模块集合采集每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并发送至信息处理终端，信息处理终端分析供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置发送故障切除信号，线路保护测控装置将所测控的供电馈线断开。可见，在发生单相线路故障时，通过信息处理终端收集线路保护测控装置监控的故障分析信号，和故障分析模块集合监控的故障分析电气信息，及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，从而有效提高配电网对故障的保护和监控水平。

Description

一种中压配电网故障防护系统
技术领域
本申请涉及电网防护安全技术领域，更具体的说，是涉及一种中压配电网故障防护系统。
背景技术
随着用电量的不断提高，电力系统在全国各地广泛普及，且近年来普及率显著提高。电力系统中配电网是一个供电的核心，配电网处于电力系统的末端，配电网的供电质量、供电可靠性和供电安全性直接关乎到用户的用电质量、用电可靠性和用电安全性。
目前我国重“输”轻“配”，对中压配电网的关注不够，造成了中压配电网的建设滞后、设备老化、智能化水平低等现状，存在许多故障和严重的涉电公共安全隐患，需要对中压配电网进行故障监控和及时防护。
然而传统的中压配电网系统中馈线监控终端仅依据局部信息判断线路故障，不能覆盖整条馈线的故障监控，且通信能力差，难以对馈线的单相故障实现同步性与通信要求较高的故障定位，使得中压配电网系统的故障保护和监控效率低下。
将电力系统智慧物联技术、信号检测与信号处理技术融合到配电系统中，提出一种中压配电网故障防护系统，能够有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种中压配电网故障防护系统，以提高配电网对故障的保护和监控水平。
为了实现上述目的，现提出具体方案如下：
一种中压配电网故障防护系统，包括变压器保护测控装置、若干条供电馈线、母线和信息处理终端、若干个馈线终端以及若干个配电监控终端，每条供电馈线中串联了一个线路保护测控装置，各供电馈线由多条无分支供电馈线和多条有分支供电馈线组成，每条无分支供电馈线串联了至少一个馈线终端，每条有分支供电馈线串联了至少一个配电监控终端，每一线路保护测控装置、每一馈线终端、每一配电监控终端以及所述变压器保护测控装置均与所述信息处理终端无线通信；
每一所述线路保护测控装置，用于在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，根据所述信息处理终端发送的故障切除信号，将所述线路保护测控装置所在的供电馈线断开；
故障分析模块集合，用于根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，所述故障分析模块集合为所述变压器保护测控装置、与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，和与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端中的一个故障分析模块或多个故障分析模块的集合，其中，所述变压器保护测控装置、与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，或与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端为所述故障分析模块集合中的故障分析模块；
所述信息处理终端，用于根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置发送故障切除信号。
可选的，所述系统还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的接地小电阻，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述接地小电阻接地，中压配电网发生单相高阻接地故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相高阻接地故障，采集所述母线出口处的零序电压，以及所述接地系统中的接地线路的零序电流，并将所述母线出口处的零序电压和所述接地线路的零序电流发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端判断第一判据或第二判据是否成立，若成立，则确定所述始端零序电流信号对应的供电馈线需要故障保护；
所述第一判据为：
Figure BDA0003703940240000031
其中，
Figure BDA0003703940240000032
为所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流，
Figure BDA0003703940240000033
为所述母线出口处的零序电压；
所述第二判据为：
Figure BDA0003703940240000034
其中，
Figure BDA0003703940240000035
为所述接地系统中的接地线路的零序电流。
可选的，所述系统还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的消弧线圈，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压，将所述零序电压发送至所述信息处理终端；
与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，采集所述馈线终端所在的无分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息，将所述正负序电压电流信息发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端，根据与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
可选的，所述系统还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的消弧线圈，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压，将所述零序电压发送至所述信息处理终端；
与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端，用于采集所述配电监控终端所在的有分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息，将所述正负序电压电流信息发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端，根据与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
可选的，每一所述线路保护测控装置，还用于：
采集所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
可选的，每一所述馈线终端，还用于：
采集所述馈线终端所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述馈线终端所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
可选的，每一所述配电监控终端，还用于：
采集所述配电监控终端所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述配电监控终端所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
可选的，其特征在于，所述每一线路保护测控装置、每一馈线终端、每一配电监控终端以及所述变压器保护测控装置均与所述信息处理终端无线通信，包括：
每一线路保护测控装置和所述变压器保护测控装置，均与所述信息处理终端通过千兆光以太网的方式进行无线通信；
每一馈线终端和每一配电监控终端，均与所述信息处理终端通过5G通信的方式进行无线通信。
可选的，每一所述线路保护测控装置、每一所述馈线终端、每一所述配电监控终端和所述信息处理终端均含有北斗GPS时钟同步系统。
可选的，所述信息处理终端在同一时间内接受连接的设备的数量大于50台。
借由上述技术方案，本申请通过系统在中压配电网发生单相线路故障时，线路保护测控装置采集并向信息处理终端发送线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，与此同时，故障分析模块集合采集每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，信息处理终端根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置发送故障切除信号，线路保护测控装置根据信息处理终端发送的故障切除信号，将线路保护测控装置所在的供电馈线断开。由此可见，在发生单相线路故障时，通过信息处理终端收集线路保护测控装置监控的故障分析信号，和故障分析模块集合监控的故障分析电气信息，及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，从而能够有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例提供的实现中压配电网故障防护的一种系统架构图；
图2为本申请实施例提供的实现中压配电网故障防护的一种可选信令流程；
图3为本申请实施例提供的一种实现中压配电网故障防护的另一种系统架构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的实现中压配电网故障防护的一种可选系统架构，如图1所示，该系统架构可以包括：
信息处理终端10、若干条供电馈线、若干线路保护测控装置20、变压器保护测控装置30、若干馈线终端40、母线和若干配电监控终端50。
其中，每条供电馈线中串联了一个线路保护测控装置20，因此线路保护测控装置20的数量与供电馈线的数量相同。所有的供电馈线由多条无分支供电馈线和多条有分支供电馈线组成，每条无分支供电馈线串联了至少一个馈线终端40，每条有分支供电馈线串联了至少一个配电监控终端50。每一线路保护测控装置20、每一馈线终端40、每一配电监控终端50以及变压器保护测控装置30均具备通信功能，均能够与信息处理终端10进行无线通信。
具体的，每一线路保护测控装置20和变压器保护测控装置30均可以通过千兆光以太网的通信方式，与信息处理终端10进行无线通信，其中，千兆光以太网的通信方式能够支持IEC61850通信规约。每一馈线终端40和每一配电监控终端50均可以通过5G通信的方式，与信息处理终端10进行无线通信。
除此之外，每一线路保护测控装置20、每一馈线终端40、每一所述配电监控终端50和信息处理终端10均含有北斗GPS时钟同步系统，具有GPS+北斗授时守时功能，信息处理终端10在同一时间内接受连接的设备的数量可以大于50台。
每一线路保护测控装置20，可以用于中压配电网发生单相线路故障时，采集并向信息处理终端10发送，线路保护测控装置20所在的供电馈线的线路故障分析信号。
故障分析模块集合，可以用于根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一故障分析电气信息发送至信息处理终端10。
具体的，故障分析模块集合为变压器保护测控装置30、与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40，和与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50中的一个故障分析模块或多个故障分析模块的集合。
其中，变压器保护测控装置30、与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40，或与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50为所述故障分析模块集合中的故障分析模块。
信息处理终端，可以用于根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置20发送故障切除信号。
基于图1所示的系统架构，图2示出了本申请实施例提供的实现中压配电网故障防护的一种可选信令流程，参照图2，该流程可以包括：
步骤S101、每一线路保护测控装置20在中压配电网发生单相线路故障时，采集所述线路保护测控装置20所在的供电馈线的线路故障分析信号。
具体的，中压配电网发生的单相线路故障的故障类型，可以包括单相高阻接地故障和单相断线故障。
步骤S102、每一线路保护测控装置20向信息处理终端10发送所述线路故障分析信号。
步骤S103、故障分析模块集合根据中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息。
步骤S104、故障分析模块集合向信息处理终端10发送每一所述故障分析电气信息。
其中，上述步骤S101与步骤S103的执行顺序可以不分先后，也可以同时执行，但需要保证步骤S102的执行顺序在步骤S101之后，以及保证步骤S104的执行顺序在步骤S103之后。
步骤S105、信息处理终端10根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，若是，则执行步骤S106。
可以理解的是，中压配电网发生的故障有轻重，并非所有的故障均采取故障防护措施，比如较轻的故障可以不进行故障保护，因此信息处理终端10可以分析中压配电网所发生的故障，是否达到需要故障保护的标准。
步骤S106、信息处理终端10向线路保护测控装置20发送所述故障切除信号。
可以理解的是，当线路保护测控装置20所在的供电馈线的故障已达到需要故障保护的标准时，因此可以通过信息处理终端10向线路保护测控装置20发送所述故障切除信号。
步骤S107、每一线路保护测控装置20根据所述故障切除信号，将线路保护测控装置20所在的供电馈线断开。
本实施例提供的中压配电网故障防护方法，通过系统在中压配电网发生单相线路故障时，线路保护测控装置采集并向信息处理终端发送线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，与此同时，故障分析模块集合采集每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，信息处理终端根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置发送故障切除信号，线路保护测控装置根据信息处理终端发送的故障切除信号，将线路保护测控装置所在的供电馈线断开。由此可见，在发生单相线路故障时，通过信息处理终端收集线路保护测控装置监控的故障分析信号，和故障分析模块集合监控的故障分析电气信息，及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，从而能够有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
在本申请的一些实施例中，在中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相高阻接地故障时，需要满足中压配电网故障防护系统还包括的接地系统中仅为接地小电阻接地的前提，中压配电网故障防护系统还包括的接地系统如图3所示，接地系统通过母线与每条供电馈线连接，接地系统60包括用于接地的接地小电阻R0，以及用于接地的消弧线圈L0，其中，T0为接地变压器。
基于此，对上述步骤S101、每一线路保护测控装置20在中压配电网发生单相线路故障时，采集所述线路保护测控装置20所在的供电馈线的线路故障分析信号的过程进行介绍，该过程可以包括：
每一线路保护测控装置20在所述接地系统中仅为所述接地小电阻接地，中压配电网发生单相高阻接地故障时，采集线路保护测控装置20所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，上述步骤S102、每一线路保护测控装置20向信息处理终端10发送所述线路故障分析信号的过程，可以包括：
每一线路保护测控装置20将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相高阻接地故障，对上述步骤S103、故障分析模块集合根据中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息的过程进行介绍，该过程可以包括：
变压器保护测控装置30根据所述中压配电网发生的单相高阻接地故障，采集所述母线出口处的零序电压，以及所述接地系统中的接地线路的零序电流。
进一步地，上述步骤S104、故障分析模块集合向信息处理终端10发送每一所述故障分析电气信息的过程，可以包括：
变压器保护测控装置30将所述母线出口处的零序电压和所述接地线路的零序电流发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相高阻接地故障，对上述步骤S105、信息处理终端10根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护的过程进行介绍，该过程可以包括：
信息处理终端10判断第一判据或第二判据是否成立，若成立，则确定所述始端零序电流信号对应的供电馈线需要故障保护；
所述第一判据为：
Figure BDA0003703940240000121
其中，
Figure BDA0003703940240000122
为线路保护测控装置20所在的供电馈线的始端零序电流，
Figure BDA0003703940240000123
为所述母线出口处的零序电压；
所述第二判据为：
Figure BDA0003703940240000124
其中，
Figure BDA0003703940240000125
为所述接地系统中的接地线路的零序电流。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，在中压配电网发生单相高阻接地故障时，通过线路保护测控装置20采集始端零序电流信号以及变压器保护测控装置30采集母线出口处的零序电压，和接地线路的零序电流，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时判断出线路保护测控装置20所在的供电馈线是否需要切断，从而及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
本申请的一些实施例中，在中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相断线故障时，需要满足中压配电网故障防护系统中的接地系统中仅为消弧线圈接地的前提，基于此，对上述步骤S101、每一线路保护测控装置20在中压配电网发生单相线路故障时，采集所述线路保护测控装置20所在的供电馈线的线路故障分析信号的过程进行介绍，该过程可以包括：
每一线路保护测控装置20在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集线路保护测控装置20所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，上述步骤S102、每一线路保护测控装置20向信息处理终端10发送所述线路故障分析信号的过程，可以包括：
每一线路保护测控装置20将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相断线故障，对上述步骤S103、故障分析模块集合根据中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息的过程进行介绍，该过程可以包括：
S1301、变压器保护测控装置30根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压。
S1302、与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40，采集馈线终端40所在的无分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息。
进一步地，上述步骤S104、故障分析模块集合向信息处理终端10发送每一所述故障分析电气信息的过程，可以包括：
S1401、变压器保护测控装置30将所述零序电压发送至信息处理终端10。
S1402、与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40，将所述正负序电压电流信息发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相断线故障，对上述步骤S105、信息处理终端10根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护的过程进行介绍，该过程可以包括：
信息处理终端10，根据与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，在中压配电网发生单相断线故障时，通过线路保护测控装置20采集始端零序电流信号、变压器保护测控装置30采集母线出口处的零序电压，以及与线路保护测控装置20串联的每一馈线终端40采集的正负序电压电流信息，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时判断出线路保护测控装置20所在的供电馈线是否需要切断，从而及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
本申请的一些实施例中，对于与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50，在应对单相断线故障时，对中压配电网故障防护的过程进行介绍。
其中，上述步骤S101、每一线路保护测控装置20在中压配电网发生单相线路故障时，采集所述线路保护测控装置20所在的供电馈线的线路故障分析信号的过程，可以包括：
每一线路保护测控装置20在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集线路保护测控装置20所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，上述步骤S102、每一线路保护测控装置20向信息处理终端10发送所述线路故障分析信号的过程，可以包括：
每一线路保护测控装置20将所述始端零序电流信号发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相断线故障，对上述步骤S103、故障分析模块集合根据中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息的过程进行介绍，该过程可以包括：
S1303、变压器保护测控装置30根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压。
S1304、与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50，采集配电监控终端50所在的有分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息。
进一步地，上述步骤S104、故障分析模块集合向信息处理终端10发送每一所述故障分析电气信息的过程，可以包括：
S1401、变压器保护测控装置30将所述零序电压发送至信息处理终端10。
S1402、与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50，将所述正负序电压电流信息发送至信息处理终端10。
进一步地，基于中压配电网发生单相线路故障的故障类型为单相断线故障，对上述步骤S105、信息处理终端10根据线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护的过程进行介绍，该过程可以包括：
信息处理终端10，根据与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，在中压配电网发生单相断线故障时，通过线路保护测控装置20采集始端零序电流信号、变压器保护测控装置30采集母线出口处的零序电压，以及与线路保护测控装置20串联的每一配电监控终端50采集的正负序电压电流信息，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时判断出线路保护测控装置20所在的供电馈线是否需要切断，从而及时排查出需要进行故障保护的故障供电馈线，有效提高配电网对故障的保护和监控水平。
在本申请的一些实施例中，考虑到中压配电网故障防护系统中供电馈线由于长期使用而发生老化，需要监控并分析供电馈线的老化情况，基于此，本申请实施例提供了一种分析供电馈线绝缘老化的方法，具体的，该方法可以包括以下过程：
S1、每一线路保护测控装置20采集线路保护测控装置20所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号。
S2、每一线路保护测控装置20将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号，发送至信息处理终端10。
S3、信息处理终端10分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号。
S4、信息处理终端10在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值。
S5、信息处理终端10将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
具体的，相对介电常数可以表示供电馈线节段的绝缘性能，相对介电常数越大供电馈线的绝缘性能越好，反之越差。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，通过线路保护测控装置20采集所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时分析出该供电馈线节段的相对介电常数，以此评估该供电馈线的绝缘性能。
每条供电馈线中，若该供电馈线为无分支供电馈线，那么这条馈线包括一个线路保护测控装置20和至少一个馈线终端40，可以理解的是，每个馈线终端40或线路保护测控装置20均可以测控到部分的馈线节段，因此评估无分支供电馈线的绝缘性能时，需要获取每个馈线终端40所采集的首端零序电压信号和末端零序电压信号，基于此，本申请实施例提供了一种基于馈线终端40分析供电馈线绝缘老化的方法，具体的，该方法可以包括以下过程：
S1、每一馈线终端40采集馈线终端40所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号。
S2、每一馈线终端40将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号，发送至信息处理终端10。
S3、信息处理终端10分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号。
S4、信息处理终端10在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值。
S5、信息处理终端10将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，通过馈线终端40采集所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时分析出该供电馈线节段的相对介电常数，以此评估该供电馈线的绝缘性能。
每条供电馈线中，若该供电馈线为有分支供电馈线，那么这条馈线包括一个线路保护测控装置20和至少一个配电监控终端50，可以理解的是，每个配电监控终端50或线路保护测控装置20均可以测控到部分的馈线节段，因此评估无分支供电馈线的绝缘性能时，需要获取每个配电监控终端50所采集的首端零序电压信号和末端零序电压信号，基于此，本申请实施例提供了一种基于配电监控终端50分析供电馈线绝缘老化的方法，具体的，该方法可以包括以下过程：
S1、每一配电监控终端50采集配电监控终端50所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号。
S2、每一配电监控终端50将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号，发送至信息处理终端10。
S3、信息处理终端10分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号。
S4、信息处理终端10在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值。
S5、信息处理终端10将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
本申请实施例提供的中压配电网故障防护方法，通过配电监控终端50采集所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，实时传输至信息处理终端10，使得信息处理终端10能够实时分析出该供电馈线节段的相对介电常数，以此评估该供电馈线的绝缘性能。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种中压配电网故障防护系统，其特征在于，包括变压器保护测控装置、若干条供电馈线、与各供电馈线数量相同的线路保护测控装置、母线和信息处理终端、若干个馈线终端以及若干个配电监控终端，每条供电馈线中串联了一个线路保护测控装置，各供电馈线由多条无分支供电馈线和多条有分支供电馈线组成，每条无分支供电馈线串联了至少一个馈线终端，每条有分支供电馈线串联了至少一个配电监控终端，每一线路保护测控装置、每一馈线终端、每一配电监控终端以及所述变压器保护测控装置均与所述信息处理终端无线通信；
每一所述线路保护测控装置，用于在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，根据所述信息处理终端发送的故障切除信号，将所述线路保护测控装置所在的供电馈线断开；
故障分析模块集合，用于根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，所述故障分析模块集合为所述变压器保护测控装置、与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，和与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端中的一个故障分析模块或多个故障分析模块的集合，其中，所述变压器保护测控装置、与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，或与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端为所述故障分析模块集合中的故障分析模块；
所述信息处理终端，用于根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，向需要故障保护的供电馈线中的线路保护测控装置发送故障切除信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的接地小电阻，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述接地小电阻接地，中压配电网发生单相高阻接地故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相高阻接地故障，采集所述母线出口处的零序电压，以及所述接地系统中的接地线路的零序电流，并将所述母线出口处的零序电压和所述接地线路的零序电流发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端判断第一判据或第二判据是否成立，若成立，则确定所述始端零序电流信号对应的供电馈线需要故障保护；
所述第一判据为：
Figure FDA0003703940230000021
其中，
Figure FDA0003703940230000022
为所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流，
Figure FDA0003703940230000023
为所述母线出口处的零序电压；
所述第二判据为：
Figure FDA0003703940230000024
其中，
Figure FDA0003703940230000025
为所述接地系统中的接地线路的零序电流。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的消弧线圈，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压，将所述零序电压发送至所述信息处理终端；
与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端，采集所述馈线终端所在的无分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息，将所述正负序电压电流信息发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端，根据与所述线路保护测控装置串联的每一馈线终端提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括接地系统，所述接地系统包括用于接地的消弧线圈，每条供电馈线均通过所述母线与所述接地系统连接；
每一所述线路保护测控装置在中压配电网发生单相线路故障时，采集并向所述信息处理终端发送，所述线路保护测控装置所在的供电馈线的线路故障分析信号，包括：
每一所述线路保护测控装置在所述接地系统中仅为所述消弧线圈接地，中压配电网发生单相断线故障时，采集所述线路保护测控装置所在的供电馈线的始端零序电流信号，将所述始端零序电流信号发送至所述信息处理终端；
所述故障分析模块集合根据所述中压配电网发生单相线路故障的故障类型，采集所述故障分析模块集合中每一故障分析模块对应的故障分析电气信息，并将每一所述故障分析电气信息发送至所述信息处理终端，包括：
所述变压器保护测控装置根据所述中压配电网发生的单相断线故障，采集所述母线出口处的零序电压，将所述零序电压发送至所述信息处理终端；
与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端，用于采集所述配电监控终端所在的有分支供电馈线的末端的正负序电压电流信息，将所述正负序电压电流信息发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端根据所述线路故障分析信号和故障分析模块集合中每一故障分析模块提供的故障分析电气信息，分析所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护，包括：
所述信息处理终端，根据与所述线路保护测控装置串联的每一配电监控终端提供的正负序电压电流信息、所述母线出口处的零序电压和所述始端零序电流信号，确定提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的故障点电压，构建包含所述正负序电压电流信息和所述故障点电压的平衡方程，基于单相断线故障定位算法，求解所述平衡方程，得到提供所述始端零序电流信号的馈线终端所在的供电馈线的，故障点距离所述母线的长度，根据所述故障点距离所述母线的长度，确定所述线路故障分析信号对应的供电馈线是否需要故障保护。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述线路保护测控装置，还用于：
采集所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述线路保护测控装置所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述馈线终端，还用于：
采集所述馈线终端所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述馈线终端所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每一所述配电监控终端，还用于：
采集所述配电监控终端所测控的供电馈线节段的首端零序电压信号和末端零序电压信号，将所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端，还用于分别对所述首端零序电压信号和所述末端零序电压信号进行傅里叶变换，得到所述首端零序电压信号对应的首端零序电压频域信号和所述末端零序电压信号对应的末端零序电压频域信号，在所述末端零序电压频域信号的每一频率下，将所述首端零序电压频域信号的幅值与所述末端零序电压频域信号幅值的比值，作为所述频率的零序电压监测信号值，将各频率的零序电压监测信号值应用于预先建立的零序电压比目标函数，得到所述配电监控终端所测控的供电馈线节段的相对介电常数。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述每一线路保护测控装置、每一馈线终端、每一配电监控终端以及所述变压器保护测控装置均与所述信息处理终端无线通信，包括：
每一线路保护测控装置和所述变压器保护测控装置，均与所述信息处理终端通过千兆光以太网的方式进行无线通信；
每一馈线终端和每一配电监控终端，均与所述信息处理终端通过5G通信的方式进行无线通信。
9.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，每一所述线路保护测控装置、每一所述馈线终端、每一所述配电监控终端和所述信息处理终端均含有北斗GPS时钟同步系统。
10.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述信息处理终端在同一时间内接受连接的设备的数量大于50台。
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