CN116359668A - 基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，属于配电网故障定位技术领域。包括：主站系统检测到母线发生接地故障后，检测是否接收到配电网在线监测终端上送的接地故障告警信号、以及变电站的选线结果；若主站系统仅接收到接地故障告警信号、未能接收到选线结果，则基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位；若主站系统仅接收到选线结果、未能接收到接地故障告警信号，则提示接地故障所在区域为选线线路的出线电缆故障；将选线结果与各接地故障告警信号逐一比对，基于与选线结果一致的接地故障告警信号进行故障区域定位；若不存在与选线结果一致的接地故障告警信号，则进一步基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位。
Description
技术领域
本发明涉及配电网故障定位技术领域，尤其涉及一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法。
背景技术
我国中压配电网(3kV～66kV)广泛采用小电流接地系统(NUGS)，即中性点非直接接地系统。根据其接地方式不同又可分为中性点不接地系统(NUS)、中性点经消弧线圈接地系统(NES)和中性点经高值电阻接地系统(NRS)。其中，35kV和66kV电网主要为中性点经消弧线圈接地方式；6～10kV电网部分采用经消弧线圈接地方式，部分采用中性点不接地方式，个别地区(如上海、北京、广州)由于大量使用电缆供电，部分城市电网采用经小电阻接地方式。
单相接地故障是配电网小电流接地系统最常见的故障，约占80％以上，发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障相的相电压升高，但线电压却依然对称，且故障电流较小，因而不影响对用户的连续供电，系统可继续运行1～2h，然而，故障发生后，因非故障相电压升高(最大可达到正常时的倍)，若长时间带故障运行，能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。单相接地故障时电流微弱且故障点电弧不稳定，极易导致配电系统单相接地故障的位置和选线不精确；另外，配电网采用辐射状网络，分支多、结构复杂，即使通过消弧线圈选线找到了故障线路也很难准确找到故障区段，停电范围较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，用于解决对单相接地故障时电流微弱且故障点电弧不稳定导致的配电系统单相接地故障位置和选线不精确等问题，可对故障区段进行快速定位，以尽可能地缩小停电范围。
本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，包括：
步骤S1，主站系统检测到母线发生接地故障后，检测是否接收到配电网在线监测终端上送的接地故障告警信号、以及变电站的选线结果，所述配电网在线监测终端铺设于母线的各出线上，所述接地故障告警信号代表所述配电网在线监测终端所在馈线段的下游区段疑似发生接地故障，所述选线结果是通过消弧线圈接地选线装置进行选线得出的；
步骤S2，若所述主站系统仅接收到所述接地故障告警信号、未能接收到所述选线结果，则基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理；
步骤S3，若所述主站系统仅接收到所述选线结果、未能接收到所述接地故障告警信号，则提示所述接地故障所在区域为所述选线线路的出线电缆故障；
步骤S4，若所述主站系统接收到所述接地故障告警信号和所述选线结果，则将所述选线结果与各所述接地故障告警信号逐一比对，找出与所述选线结果一致的接地故障告警信号，基于与所述选线结果一致的接地故障告警信号进行故障区域定位；
步骤S5，若经上述比对、不存在与所述选线结果一致的接地故障告警信号，则进一步基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理。
较优地，所述配电网在线监测终端安装于所述母线及各所述出线上，所述步骤S2基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位包括：
步骤S21，当主站系统接收到任一所述配电网在线监测终端录波启动动作信号后，主动召唤所有所述配电网在线监测终端对所在线路的故障录波文件，所述录波启动动作信号是发生单相接地故障后、对所有挂接所述配电网在线监测终端的线路自动进行录波结束后生成并上送的；
步骤S22，基于波形解析技术获取各所述故障波形文件中的电气量采样值并制成电气量波形图，所述电气量采样值包括三相电流、三相电压、零序电流，所述电气量波形图包括三相电流波形图、三相电压波形图和零序电流波形图；
步骤S23，定量计算出各个所述电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量；
步骤S24，通过分段法归一化处理将所述三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出所述配电网在线监测终端的特征基因，特征基因包括对应于所述三种故障特征量的三个所述特征基因值；
步骤S25，将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段；
步骤S26，基于所述特征基因最明显的配电网在线监测终端ID生成接地翻牌动作信号，并发送给短路故障处理系统，使所述短路故障处理系统根据所述接地翻牌动作信号作出反馈。
较优地，所述步骤S23定量计算出各个所述电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量包括：
步骤S231，根据所述电气量波形图确认出故障时刻点，正常运行时，从录波文件中通过求导数的方法计算得到第一个周波的最大斜率并作为参考值，若后续采样点i与i+1之间的斜率比参考值大，则采样点i+1即为所述故障时刻点；
步骤S232，提取所述故障时刻前后各一个周波的数据，根据相电流突变原理，计算得到所述相电流突变量及三相突变电流两两之间的所述波形相似度，所述相电流突变原理是指用所述故障时刻点后的采样点电流，减去故障前对应采样点的电流，提取出时域的所述电流突变量，从而计算出三相电流的相电流突变特性；
步骤S233，根据所述零序电流合成暂态零序电流，所述暂态零序电流通过零序电流计算方法IA+IB+IC得出；
步骤S234，提取所述故障时刻点后1/4周波的所述暂态零序电流数据，根据基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理，计算得到零序电流固有模态能量值，所述基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理是指对所述暂态零序电流进行经验模态分解EMD，分解后得到N个固有模态函数分量IMF及一个剩余分量，再求取多个IMF及剩余分量，将所述IMF和剩余分量的能量相加，得到所述配电网在线监测终端所在位置的零序电流固有模态能量值。
较优地，所述步骤S24通过分段法归一化处理将所述三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出所述配电网在线监测终端的特征基因包括：
步骤S241，通过三段法，在相电流突变维度下，将所述相电流突变量、所述波形相似度转换成特征基因值1、2、3，其中，规定基因明显度3＞2＞1；
步骤S242，通过二段法，在固有模态能量维度下，将所述固有模态能量值转换成特征基因值1、2，其中，规定基因明显度2＞1；
步骤S243，所述配电网在线监测终端的特征基因包括相电流突变量特征基因值、波形相似度特征基因值、固有模态能量值特征基因值。
较优地，所述步骤S241将所述相电流突变量、所述波形相似度转换成特征基因值1、2、3包括：
步骤S2411，提取出各个所述配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量组成最大三相电流突变量集合{△I}，提取出各个所述配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数组成最小波形相关系数集合{ρ}；
步骤S2412，从集合{△I}中获取最大突变量△I_max和最小突变量△I_min，计算△I_max与△I_min之间占比为1/3的值△I_mid_min和占比为2/3的值△I_mid_max：
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)/3+△I_min
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)×2/3+△I_min
步骤S2413，所述配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量落入区间[△I_min,△I_mid_min]的赋予相电流突变量特征基因值1，落入区间[△I_mid_min,△I_mid_max]的赋予相电流突变量特征基因值2，落入区间[△I_mid_max,△I_max]的赋予相电流突变量特征基因值3；
步骤S2414，从集合{ρ}中获取最大波形相关系数ρ_max和最小波形相关系数ρ_min，计算ρ_max与ρ_min之间占比为1/3的值ρ_mid_min和占比为2/3的值ρ_mid_max：
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)/3+ρ_min
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)×2/3+ρ_min
步骤S2415，所述配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数落入区间[ρ_mid_max,ρ_max]的赋予波形相似度特征基因值1，落入区间[ρ_mid_min,ρ_mid_max]的赋予波形相似度特征基因值2，落入区间[ρ_min,ρ_mid_min]的赋予波形相似度特征基因值3。
较优地，所述步骤S242将所述固有模态能量值转换成特征基因值1、2包括：
步骤S2421，将所有所述配电网在线监测终端所对应的所述固有模态能量值组成集合{i0_emd}，并进一步选取出所述集合{i0_emd}的最大能量值i0_emd_max和最小能量值i0_emd_min；
步骤S2422，计算出中间值i0_emd_mid：
i0_emd_mid＝(i0_emd_max+i0_emd_min)/2
步骤S2423，所述配电网在线监测终端所对应的固有模态能量值落入区间[i0_emd_min,i0_emd_mid]的赋予固有模态能量值特征基因值1，落入区间[i0_emd_mid,i0_emd_max]的赋予固有模态能量值特征基因值2。
较优地，所述步骤S25将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段包括：
选取基因明显度全部为最高的特征基因所对应的终端作为所述特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当基因明显度不全部为最高时，优选选取具有2个最高基因明显度的终端作为所述特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当所有的特征基因都只具有1个最高基因明显度时，根据优先级顺序选取出所述特征基因最明显的配电网在线监测终端，所述优先级顺序为相电流突变量特征基因值＞波形相似度特征基因值＞固有模态能量值特征基因值。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，主站系统检测到母线发生接地故障后，检测是否接收到配电网在线监测终端上送的接地故障告警信号、以及变电站的选线结果，配电网在线监测终端铺设于母线的各出线上，接地故障告警信号代表配电网在线监测终端所在馈线段的下游区段疑似发生接地故障，选线结果是通过消弧线圈接地选线装置进行选线得出的；若主站系统仅接收到接地故障告警信号、未能接收到选线结果，则基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理；若主站系统仅接收到选线结果、未能接收到接地故障告警信号，则提示接地故障所在区域为选线线路的出线电缆故障；若主站系统接收到接地故障告警信号和选线结果，则将选线结果与各接地故障告警信号逐一比对，找出与选线结果一致的接地故障告警信号，基于与选线结果一致的接地故障告警信号进行故障区域定位；若经上述比对、不存在与选线结果一致的接地故障告警信号，则进一步基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理。通过本发明，解决对单相接地故障时电流微弱且故障点电弧不稳定导致的配电系统单相接地故障位置和选线不精确等问题，可对故障区段进行快速定位，以尽可能地缩小停电范围。
附图说明
图1为基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法的流程图。
图2为单相接地故障信息处理的流程图。
图3为站外区段定位方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
本发明提供一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，为一种站内选线+站外区段定位的处理方案，配电网的多级别数据分析中，数据层来源配电网在线监测终端对接地故障的录波文件。对录波文件，通过相应的解析技术提取故障特征因子和故障基因集组成特征层，利用调度自动化主站和配电自动化主站系统的相关数据集，构建决策层，完成对单相接地故障分析定位。单相接地故障研判采用“站内选线+站外区段定位”的模式，由变电站中性点消弧线圈并联中电阻选线装置和电缆线路配电自动化终端分别采集故障信息，并由主站进行综合研判。主站研判所需信号来源主要分为两部分：由主网EMS系统转发变电站母线发生接地故障指示信号、母线3U0和并联中电阻选线装置选线结果，由配电自动化终端提供包含零序电流峰值的零序过流动作信息。
如图1所示，本发明提供基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，具体步骤包括：
步骤S1，主站系统检测到母线发生接地故障后，检测是否接收到配电网在线监测终端上送的接地故障告警信号、以及变电站的选线结果，配电网在线监测终端铺设于母线的各出线上，接地故障告警信号代表配电网在线监测终端所在馈线段的下游区段疑似发生接地故障，选线结果是通过消弧线圈接地选线装置进行选线得出的；
步骤S2，若主站系统仅接收到接地故障告警信号、未能接收到选线结果，则基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理；
步骤S3，若主站系统仅接收到选线结果、未能接收到接地故障告警信号，则提示接地故障所在区域为选线线路的出线电缆故障；
步骤S4，若主站系统接收到接地故障告警信号和选线结果，则将选线结果与各接地故障告警信号逐一比对，找出与选线结果一致的接地故障告警信号，基于与选线结果一致的接地故障告警信号进行故障区域定位；
步骤S5，若经上述比对、不存在与选线结果一致的接地故障告警信号，则进一步基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理。
其中，站内选线的选线结果由消弧线圈并联中电阻选线装置独立给出。并联中电阻并接在消弧线圈两端，在接地时短时投入并联电阻，投入时间不超过1秒，向接地点注入有功分量，使接地线路的电流幅值与相位都有很明显的变化，区别于其它正常线路。这种选线方法，与以往的小电流选线相比，选线时流入接地点的电流幅值大、相位变化明显。单相接地发生后，通过理论计算得到各回出线线路系数K和电阻投切有关的系数δ，根据系数δ判定是母线接地还是非母线接地，通过线路系数K找出接地故障线路。
其中系数δ为
式中，Ii为第i条线路投切前的零序电流，△Ii为第i条线路并联电阻投切前后的零序电流的变化量，Ij为第j条线路投切前的零序电流，△Ij为第j条线路并联电阻投切前后的零序电流的变化量。线路系数K由下式确定：
式中：gd为接地导纳，g0为并联电阻导纳，x为对地总电容导纳-消弧线圈导纳，ω为角频率，c为电容值，K的实际意义为故障线路和正常线路零序电流之比。
考虑到系统电容电流的实际大小，g0的取值保证在线路发生单相接地时，故障线路比正常线路零序电流有着明显增大。如果是母线接地，各条线路零序电流增加的比率相同，K值趋近于100％。
如图3所示，站外区段定位结果由并联中电阻投入期间配电自动化终端采集零序电流幅值经主站分析后给出。主站对零序过流峰值量测信息的分析逻辑为：
步骤S11，系统收到母线接地信号，等待一定时间收集信号；
步骤S12，系统开始对母线下游到联络开关的所有设备开始拓扑搜索，搜索设备中零序过流电流峰值最大值的设备，并根据该设备搜到到上游断路器，确定接地线路；
步骤S13，对该条线路上的保护动作信号有效值进行比对；
步骤S14，校验下游设备动作的电流峰值与紧邻的上游设备动作的电流峰值之差是否大于规定限值(限值由用户根据经验给出)；
步骤S15，大于规定限值的保护动作认为无效；
步骤S16，没有大于规定限制的保护动作认为有效；
步骤S17，完成零序保护信号的有效值分析，开始进行故障定位。
消弧线圈并联中电阻选线方式，综合了调匝式消弧线圈补偿速度快和电阻选线两种方式的优点，既保持了电阻接地可以准确选线的优点，又采用预调式消弧线圈减少接地点残流，限制弧光接地过电压，确保对瞬时性接地进行有效补偿，对于永久性接地故障准确选线，必要时可以跳闸。
并联中电阻选线装置具有如下特点：并联电阻后，增加了零序电流的有功分量。零序CT二次侧反应出比较大的电流，选线装置可以很容易地进行分析、判断；采用DK选线法能够正确对金属接地、高阻接地和母线接地进行选线。不需要严格要求零序CT的极性、变比，对电缆、架空线路长度没有要求；降低中性点电压，并联中电阻投运时，对系统无冲击，还能进一步降低中性点电压，不会影响设备安全运行。
进一步地，步骤S1中提及的接地故障告警信号是在母线及各出线、馈线上布置的配电网在线监测终端上报的，配电网在线监测终端布置在线路上用于在疑似出线接地故障时进行录波，并在录波结束后向主站系统的主控器发送接地故障告警信号。步骤S2基于所有接地故障告警信号进行故障区域定位包括如下步骤：
步骤S21，当主站系统接收到任一配电网在线监测终端录波启动动作信号后，主动召唤所有配电网在线监测终端对所在线路的故障录波文件，录波启动动作信号是发生单相接地故障后、对所有挂接配电网在线监测终端的线路自动进行录波结束后生成并上送的；
步骤S22，基于波形解析技术获取各故障波形文件中的电气量采样值并制成电气量波形图，其中，电气量采样值包括三相电流、三相电压、零序电流，电气量波形图包括三相电流波形图、三相电压波形图和零序电流波形图；
步骤S23，定量计算出各个电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量；
步骤S24，通过分段法归一化处理将三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出配电网在线监测终端的特征基因，特征基因包括对应于三种故障特征量的三个特征基因值；
步骤S25，将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段；
步骤S26，基于特征基因最明显的配电网在线监测终端ID生成接地翻牌动作信号，并发送给短路故障处理系统，使短路故障处理系统根据接地翻牌动作信号作出反馈，与配电自动化主站系统传统的短路故障分析处理方法对接，将该配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段，并通过不同的颜色在地理信息图以及单线图上进行展示，实现对故障区段的隔离、恢复。
其中，步骤S23定量计算出各个电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量的具体实施为：
步骤S231，根据电气量波形图确认出故障时刻点，正常运行时，从录波文件中通过求导数的方法计算得到第一个周波的最大斜率并作为参考值，若后续采样点i与i+1之间的斜率比参考值大，则采样点i+1即为故障时刻点；
步骤S232，提取故障时刻前后各一个周波的数据，根据相电流突变原理，计算得到相电流突变量及三相突变电流两两之间的波形相似度，相电流突变原理是指用故障时刻点后的采样点电流，减去故障前对应采样点的电流，提取出时域的电流突变量，从而计算出三相电流的相电流突变特性；
步骤S233，根据零序电流合成暂态零序电流，暂态零序电流通过零序电流计算方法IA+IB+IC得出；
步骤S234，提取故障时刻点后1/4周波的暂态零序电流数据，根据基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理，计算得到零序电流固有模态能量值，基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理是指对暂态零序电流进行经验模态分解EMD，分解后得到N个固有模态函数分量IMF及一个剩余分量，再求取多个IMF及剩余分量，将IMF和剩余分量的能量相加，得到配电网在线监测终端所在位置的零序电流固有模态能量值。
因为不同选线方法所提取出的故障特征基因没有横向可比性，所以需要把不同维度下提取的基因值进行归一化处理，构建不同级别的故障特征基因集，以此来提高定位故障区段的可信度。步骤S24通过分段法归一化处理将三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出配电网在线监测终端的特征基因包括：
步骤S241，通过三段法，在相电流突变维度下，将相电流突变量、波形相似度转换成特征基因值1、2、3，其中，规定基因明显度3＞2＞1；
步骤S242，通过二段法，在固有模态能量维度下，将固有模态能量值转换成特征基因值1、2，其中，规定基因明显度2＞1；
步骤S243，配电网在线监测终端的特征基因包括相电流突变量特征基因值、波形相似度特征基因值、固有模态能量值特征基因值。
具体的，步骤S241将相电流突变量、波形相似度转换成特征基因值1、2、3的具体实施为：
步骤S2411，提取出各个配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量组成最大三相电流突变量集合{△I}，提取出各个配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数组成最小波形相关系数集合{ρ}；
步骤S2412，从集合{△I}中获取最大突变量△I_max和最小突变量△I_min，计算△I_max与△I_min之间占比为1/3的值△I_mid_min和占比为2/3的值△I_mid_max：
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)/3+△I_min (3)
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)×2/3+△I_min (4)
步骤S2413，配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量落入区间[△I_min,△I_mid_min]的赋予相电流突变量特征基因值1，落入区间[△I_mid_min,△I_mid_max]的赋予相电流突变量特征基因值2，落入区间[△I_mid_max,△I_max]的赋予相电流突变量特征基因值3；
步骤S2414，从集合{ρ}中获取最大波形相关系数ρ_max和最小波形相关系数ρ_min，计算ρ_max与ρ_min之间占比为1/3的值ρ_mid_min和占比为2/3的值ρ_mid_max：
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)/3+ρ_min (5)
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)×2/3+ρ_min (6)
步骤S2415，配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数落入区间[ρ_mid_max,ρ_max]的赋予波形相似度特征基因值1，落入区间[ρ_mid_min,ρ_mid_max]的赋予波形相似度特征基因值2，落入区间[ρ_min,ρ_mid_min]的赋予波形相似度特征基因值3。
步骤S242将固有模态能量值转换成特征基因值1、2的具体实施为：
步骤S2421，将所有配电网在线监测终端所对应的固有模态能量值组成集合{i0_emd}，并进一步选取出集合{i0_emd}的最大能量值i0_emd_max和最小能量值i0_emd_min；
步骤S2422，计算出中间值i0_emd_mid：
i0_emd_mid＝(i0_emd_max+i0_emd_min)/2 (7)
步骤S2423，配电网在线监测终端所对应的固有模态能量值落入区间[i0_emd_min,i0_emd_mid]的赋予固有模态能量值特征基因值1，落入区间[i0_emd_mid,i0_emd_max]的赋予固有模态能量值特征基因值2。
利用上述基因特征值，步骤S25将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段，具体的确定方案可包括：
选取基因明显度全部为最高的特征基因所对应的终端作为特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当基因明显度不全部为最高时，优选选取具有2个最高基因明显度的终端作为特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当所有的特征基因都只具有1个最高基因明显度时，根据优先级顺序选取出特征基因最明显的配电网在线监测终端，优先级顺序为相电流突变量特征基因值＞波形相似度特征基因值＞固有模态能量值特征基因值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明在配电自动化系统中加入单相接地故障信息检测与判别功能，充分利用配电自动化系统在数据采集、传输与应用方面的优势，结合配电自动化主站，采用“站内选线+站外区段定位”模式，变电站中性点消弧线圈并联中电阻选线装置和电缆线路配电自动化终端分别采集故障信息，由主站根据该故障信息及配电自动化终端提供的零序过流动作等信息进行综合研判。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，包括：
步骤S1，主站系统检测到母线发生接地故障后，检测是否接收到配电网在线监测终端上送的接地故障告警信号、以及变电站的选线结果，所述配电网在线监测终端铺设于母线的各出线上，所述接地故障告警信号代表所述配电网在线监测终端所在馈线段的下游区段疑似发生接地故障，所述选线结果是通过消弧线圈接地选线装置进行选线得出的；
步骤S2，若所述主站系统仅接收到所述接地故障告警信号、未能接收到所述选线结果，则基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理；
步骤S3，若所述主站系统仅接收到所述选线结果、未能接收到所述接地故障告警信号，则提示所述接地故障所在区域为所述选线线路的出线电缆故障；
步骤S4，若所述主站系统接收到所述接地故障告警信号和所述选线结果，则将所述选线结果与各所述接地故障告警信号逐一比对，找出与所述选线结果一致的接地故障告警信号，基于与所述选线结果一致的接地故障告警信号进行故障区域定位；
步骤S5，若经上述比对、不存在与所述选线结果一致的接地故障告警信号，则进一步基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位、并进一步由短路故障处理系统进行故障处理。
2.如权利要求1所述的基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述配电网在线监测终端安装于所述母线及各所述出线上，所述步骤S2基于所有所述接地故障告警信号进行故障区域定位包括：
步骤S21，当主站系统接收到任一所述配电网在线监测终端录波启动动作信号后，主动召唤所有所述配电网在线监测终端对所在线路的故障录波文件，所述录波启动动作信号是发生单相接地故障后、对所有挂接所述配电网在线监测终端的线路自动进行录波结束后生成并上送的；
步骤S22，基于波形解析技术获取各所述故障波形文件中的电气量采样值并制成电气量波形图，所述电气量采样值包括三相电流、三相电压、零序电流，所述电气量波形图包括三相电流波形图、三相电压波形图和零序电流波形图；
步骤S23，定量计算出各个所述电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量；
步骤S24，通过分段法归一化处理将所述三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出所述配电网在线监测终端的特征基因，特征基因包括对应于所述三种故障特征量的三个所述特征基因值；
步骤S25，将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段；
步骤S26，基于所述特征基因最明显的配电网在线监测终端ID生成接地翻牌动作信号，并发送给短路故障处理系统，使所述短路故障处理系统根据所述接地翻牌动作信号作出反馈。
3.根据权利要求2所述的一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S23定量计算出各个所述电气量波形图的相电流突变值、波形相似度以及基于EMD分解技术的固有模态能量值作为三种故障特征量包括：
步骤S231，根据所述电气量波形图确认出故障时刻点，正常运行时，从录波文件中通过求导数的方法计算得到第一个周波的最大斜率并作为参考值，若后续采样点i与i+1之间的斜率比参考值大，则采样点i+1即为所述故障时刻点；
步骤S232，提取所述故障时刻前后各一个周波的数据，根据相电流突变原理，计算得到所述相电流突变量及三相突变电流两两之间的所述波形相似度，所述相电流突变原理是指用所述故障时刻点后的采样点电流，减去故障前对应采样点的电流，提取出时域的所述电流突变量，从而计算出三相电流的相电流突变特性；
步骤S233，根据所述零序电流合成暂态零序电流，所述暂态零序电流通过零序电流计算方法IA+IB+IC得出；
步骤S234，提取所述故障时刻点后1/4周波的所述暂态零序电流数据，根据基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理，计算得到零序电流固有模态能量值，所述基于经验模态分解技术的固有模态能量法原理是指对所述暂态零序电流进行经验模态分解EMD，分解后得到N个固有模态函数分量IMF及一个剩余分量，再求取多个IMF及剩余分量，将所述IMF和剩余分量的能量相加，得到所述配电网在线监测终端所在位置的零序电流固有模态能量值。
4.根据权利要求3所述的一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S24通过分段法归一化处理将所述三种故障特征量转化成特征基因值，并进一步确定出所述配电网在线监测终端的特征基因包括：
步骤S241，通过三段法，在相电流突变维度下，将所述相电流突变量、所述波形相似度转换成特征基因值1、2、3，其中，规定基因明显度3＞2＞1；
步骤S242，通过二段法，在固有模态能量维度下，将所述固有模态能量值转换成特征基因值1、2，其中，规定基因明显度2＞1；
步骤S243，所述配电网在线监测终端的特征基因包括相电流突变量特征基因值、波形相似度特征基因值、固有模态能量值特征基因值。
5.根据权利要求4所述的一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S241将所述相电流突变量、所述波形相似度转换成特征基因值1、2、3包括：
步骤S2411，提取出各个所述配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量组成最大三相电流突变量集合{△I}，提取出各个所述配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数组成最小波形相关系数集合{ρ}；
步骤S2412，从集合{△I}中获取最大突变量△I_max和最小突变量△I_min，计算△I_max与△I_min之间占比为1/3的值△I_mid_min和占比为2/3的值△I_mid_max：
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)/3+△I_min
△I_mid_min＝(△I_max-△I_min)×2/3+△I_min
步骤S2413，所述配电网在线监测终端所对应的最大三相电流突变量落入区间[△I_min,△I_mid_min]的赋予相电流突变量特征基因值1，落入区间[△I_mid_min,△I_mid_max]的赋予相电流突变量特征基因值2，落入区间[△I_mid_max,△I_max]的赋予相电流突变量特征基因值3；
步骤S2414，从集合{ρ}中获取最大波形相关系数ρ_max和最小波形相关系数ρ_min，计算ρ_max与ρ_min之间占比为1/3的值ρ_mid_min和占比为2/3的值ρ_mid_max：
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)/3+ρ_min
ρ_mid_min＝(ρ_max-ρ_min)×2/3+ρ_min
步骤S2415，所述配电网在线监测终端所对应的最小波形相关系数落入区间[ρ_mid_max,ρ_max]的赋予波形相似度特征基因值1，落入区间[ρ_mid_min,ρ_mid_max]的赋予波形相似度特征基因值2，落入区间[ρ_min,ρ_mid_min]的赋予波形相似度特征基因值3。
6.根据权利要求5所述的一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S242将所述固有模态能量值转换成特征基因值1、2包括：
步骤S2421，将所有所述配电网在线监测终端所对应的所述固有模态能量值组成集合{i0_emd}，并进一步选取出所述集合{i0_emd}的最大能量值i0_emd_max和最小能量值i0_emd_min；
步骤S2422，计算出中间值i0_emd_mid：
i0_emd_mid＝(i0_emd_max+i0_emd_min)/2
步骤S2423，所述配电网在线监测终端所对应的固有模态能量值落入区间[i0_emd_min,i0_emd_mid]的赋予固有模态能量值特征基因值1，落入区间[i0_emd_mid,i0_emd_max]的赋予固有模态能量值特征基因值2。
7.根据权利要求6所述的一种基于多源信息综合判断的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S25将特征基因最明显的配电网在线监测终端所在馈线段的下游确定为发生单相接地故障的区段包括：
选取基因明显度全部为最高的特征基因所对应的终端作为所述特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当基因明显度不全部为最高时，优选选取具有2个最高基因明显度的终端作为所述特征基因最明显的配电网在线监测终端；
或者，当所有的特征基因都只具有1个最高基因明显度时，根据优先级顺序选取出所述特征基因最明显的配电网在线监测终端，所述优先级顺序为相电流突变量特征基因值＞波形相似度特征基因值＞固有模态能量值特征基因值。
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