CN117538682A - 一种用于10kV配电网线路故障定位系统 - Google Patents
一种用于10kV配电网线路故障定位系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于10kV配电网线路故障定位系统，涉及电网故障检测技术领域。该用于10kV配电网线路故障定位系统，包括雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，通过引入雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，系统能够检测雷电电流、发出故障预警，并通过计算逻辑对故障点进行定位，有助于提高故障定位的准确性，使得维护人员能够更迅速、准确地找到问题所在，引入判断雷电击中导致故障的逻辑以及计算击中距离的方法，能够更精确地定位由雷电击中导致的故障，从而有助于降低维护成本，提高检修效率。
Description
技术领域
本发明涉及电网故障检测技术领域，具体为一种用于10kV配电网线路故障定位系统。
背景技术
配电网作为连接输电网和电力用户的供需纽带，具有线路结构变化多、故障情况复杂的特点，线路故障会严重影响电网的安全稳定运行，配电线路最常见的故障是单相接地故障和潜伏性故障，精确定位故障是减少停电时间和加速供电恢复的关键技术，如何提高故障定位速度、减小故障定位难度是本领域人员亟待解决的问题。
授权公告号为CN111175609B的中国发明专利公开了一种配电网线路故障定位方法及系统，用脉冲信号发生装置向线路注入脉冲电压信号，安装在配电线路上的局部放电检测传感器检测系统电压信号，并将信号传输给控制中心，控制中心对信号分析，根据每个传感器接收到的第一个脉冲信号相对于系统工频电压的相位进行在线测量并保存任意两个局部放电检测传感器安装位置之间的距离及脉冲信号在任意两个局部放电检测传感器间传播所需要的时间，当配电网发生单相接地故障及潜伏性故障时会产生脉冲电压信号，距离故障点最近的局部放电检测传感器最先检测到该脉冲电压信号，然后分析出最先检测到脉冲信号相对于工频电压信号的时刻及相应的位置，找出位置x两侧检测位置，以及位置处检测到第一脉冲电压信号相对于工频电压信号的时刻、位置处检测到第一脉冲电压信号相对于工频电压信号的时刻，然后根据及预先保存的脉冲电压信号在位置与位置间、位置与位置间传播所需要的时间判断故障点位于位置与位置间或位置与位置间，最后预先保存的位置与位置间距离及位置与位置间距离计算故障点至位置的距离，此时即完成对故障的定位。
在实际情况中，10KV的配电网绝缘水平很低，在整个电力系统中，配电网受雷击的概率最大，受到雷害的影响，配电网中的变压器、套管、避雷器、柱上断路器等都很容易被破坏。严重的情况下，配电网线路还会出现全部跳闸，进而严重影响到了整个电力系统的正常运行。而现有技术不便结合雷电发生时的信息判定故障是否为雷电引起，同时也不便结合雷电发生的信息对故障位置进行定位。
因此，针对以上问题，亟待需要一种用于10kV配电网线路故障定位系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于10kV配电网线路故障定位系统，解决了当前的10kV配电网故障定位系统还不能有效对雷击事故发生位置进行定位，故障定位困难，增加了人工成本和维护成本，降低了检修效率，不利于配电网的防雷工作的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于10kV配电网线路故障定位系统，包括雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，其中：所述雷电检测子系统即用于检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流，所述雷电电流通过安装在10kV配电网线路节点上的雷电流传感器获取；所述故障报警子系统即用于判断10kV配电网线路是否在检测到雷电电流后发生故障，并在检测到故障后向控制中心发送故障报警；所述线路故障定位子系统即用于在控制中心接收到故障报警后，判断发送故障预警时的故障是否是由雷电导致的，确定故障的位置。
进一步地，检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流的过程如下：获取10kV配电网线路上任一节点的雷电电流值，判断获取的最大的雷电电流值是否大于设定的雷电电流阈值，若否则判定10kV配电网线路周边不存在雷电电流；若是则判定10kV配电网线路周边存在雷电电流并判断雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离。
进一步地，所述雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离包括第一安全距离和第二安全距离，所述第一安全距离大于第二安全距离，判断过程如下：获取存在雷电电流时最先检测到雷电电流值的时刻t1以及对应的最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1；获取存在雷电电流时次先检测到雷电电流值的时刻t2以及对应的次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2；判断最先检测到雷电电流值和次先检测到雷电电流值与设定的雷电电流阈值的大小，若最先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，而次先检测到雷电电流值小于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点第二安全之内且第一安全距离之外；若次先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点位于第一安全距离之内。
进一步地，在控制中心接收到故障报警后确定故障的位置的过程如下：确定故障点所在的故障区域，所述故障区域为故障点所在的两个相邻节点之间的区域；基于确定的故障区域，确定故障点的初步距离，所述初步距离为距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离，所述首次脉冲电压信号为控制中心最先接收到的脉冲电压信号；判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离，所述击中距离为雷电击中点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离；计算故障点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的检修距离。
进一步地，所述检修距离的计算公式如下：式中，GJL为检修距离，gcL为初始距离，gxL为修正距离，在故障是雷电击中线路导致时，由初始距离gcL和击中距离ljL计算得到，jzD为距离修正参数。
进一步地，确定故障点的初步距离的过程如下：获取最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点位置M以及检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM；获取节点位置M的上一个节点位置M-1及节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM-1，还获取节点位置M的下一个节点位置M+1及节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM+1；根据tM、tM-1和tM+1计算节点位置M与节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的时间差Δt(M-1)M和节点位置M与节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的时间差ΔtM(M+1)；获取10kV配电网线路未发生故障时脉冲信号在节点位置M-1和节点位置M的传播时间t(M-1)M以及节点位置M与节点位置M-1的传播时间tM(M+1)；根据判断规则判断故障点的位置，所述判断规则为：计算故障点的初步距离：当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，/>式中，LM(M+1)为节点位置M与节点位置M+1之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度；当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，/>式中，L(M-1)M为节点位置M-1与节点位置M之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度。
进一步地，判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离的过程如下：判断最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1与次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2之间的雷电区间是否为故障区域，若否则故障点的故障不是雷电击中线路导致的；若是则计算时间偏差Γt；判断时间偏差Γt是否接近于设定的验证阈值，若是则故障点的故障是雷电击中线路导致的；计算击中距离，ljL＝t1*lV，式中，lV为雷电击中线路后雷电电流在10kV配电网线路中传播的速度。
进一步地，当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数；当故障点在节点位置M-1与节点位置M之间时，/>式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数。
进一步地，修正距离的计算公式为：式中，λ1和λ2分别为初始距离gcL和初始距离gcL的权重因子。
进一步地，距离修正参数的计算过程为：获取多个10kV配电网线路的故障数据并进行预处理，所述预处理包括补充差值和修正异常值，所述故障数据包括故障点预测距离和故障点实测距离，基于故障数据计算距离修正参数，计算公式为：式中，i＝1,2,3,...,N为10kV配电网线路的个数，j＝1,2,3,...,M为每个10kV配电网线路的故障数据的组数，ycLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点预测距离，scLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点实测距离。
本发明具有以下有益效果：
(1)、该用于10kV配电网线路故障定位系统，通过引入雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，系统能够检测雷电电流、发出故障预警，并通过计算逻辑对故障点进行定位，有助于提高故障定位的准确性，使得维护人员能够更迅速、准确地找到问题所在，引入判断雷电击中导致故障的逻辑以及计算击中距离的方法，能够更精确地定位由雷电击中导致的故障，从而有助于降低维护成本，提高检修效率。
(2)、该用于10kV配电网线路故障定位系统，通过多步骤的判断过程、引入权重因子和修正参数的计算，系统在面对不同场景和工作条件时能够更灵活地调整，增强了系统的适应性，通过收集和处理多个10kV配电网线路的故障数据，计算距离修正参数，能够根据实际情况进行参数修正，提高了修正参数的准确性和通用性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明用于10kV配电网线路故障定位系统流程框图。
图2为本发明用于10kV配电网线路故障定位系统检测是否存在雷电电流的过程流程图。
图3为本发明用于10kV配电网线路故障定位系统确定故障的位置的过程流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过用于10kV配电网线路故障定位系统，解决了当前的10kV配电网故障定位系统还不能有效对雷击事故发生位置进行定位，故障定位困难，增加了人工成本和维护成本，降低了检修效率，不利于配电网的防雷工作的问题。
本申请实施例中的问题，总体思路如下：
通过雷电流传感器安装在10kV配电网线路节点上，实时检测周边是否存在雷电电流，能够快速而准确地捕获雷电现象，为后续的故障预警提供数据支持，在检测到雷电电流后，故障预警模块判断线路是否发生故障，如果故障发生，系统向控制中心发送故障报警，通知相关人员进行处理，有助于迅速响应线路故障，提高维修的效率，在控制中心接收到故障报警后，线路故障定位子系统负责判断故障是否是由雷电导致的，通过精确定位，系统能够提供准确的故障位置信息，帮助维修人员快速准确地找到故障点。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种用于10kV配电网线路故障定位系统，包括雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，其中：雷电检测子系统即用于检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流，雷电电流通过安装在10kV配电网线路节点上的雷电流传感器获取；故障报警子系统即用于判断10kV配电网线路是否在检测到雷电电流后发生故障，并在检测到故障后向控制中心发送故障报警；线路故障定位子系统即用于在控制中心接收到故障报警后，判断发送故障预警时的故障是否是由雷电导致的，确定故障的位置。
具体地，如图2所示，检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流的过程如下：获取10kV配电网线路上任一节点的雷电电流值，判断获取的最大的雷电电流值是否大于设定的雷电电流阈值，若否则判定10kV配电网线路周边不存在雷电电流；若是则判定10kV配电网线路周边存在雷电电流并判断雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离。
雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离包括第一安全距离和第二安全距离，第一安全距离大于第二安全距离，判断过程如下：获取存在雷电电流时最先检测到雷电电流值的时刻t1以及对应的最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1；获取存在雷电电流时次先检测到雷电电流值的时刻t2以及对应的次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2；判断最先检测到雷电电流值和次先检测到雷电电流值与设定的雷电电流阈值的大小，若最先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，而次先检测到雷电电流值小于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点第二安全之内且第一安全距离之外；若次先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点位于第一安全距离之内。
本实施方案中，通过获取10kV配电网线路上任一节点的雷电电流值，能够及时准确地监测到雷电现象，有助于迅速发现雷电活动，提高对雷电风险的感知能力，通过判断获取的最大雷电电流值是否大于设定的雷电电流阈值，实现了自动化的判定过程，降低了人工判断的主观性，提高了系统的可靠性和一致性，在雷电发生后，雷电电路传播的过程中会逐渐衰减，当检测到的最大雷电电流值大于设定的雷电电流阈值时，则说明雷电区域距离线路较近，存在雷电击中线路的可能性。
通过比较先检测到雷电电流值和次先检测到雷电电流值与雷电电流阈值的大小，可以精准地判断雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离，这是因为雷电发生点距离线路较近时，在线路节点上会检测到雷电电流，而有助于定位并预警雷电事件，提高防雷措施的精确性，由于雷电电流在传播的过程中会衰弱，而时刻t2检测到的雷电电流值小于时刻t1的雷电电流值，因此当次先检测到雷电电流值大于设定的雷电阈值时则说明上一次雷电事件距离线路更近，通过包括第一安全距离和第二安全距离的设计，有助于对雷电活动的风险进行更全面的评估。第一安全距离和第二安全距离的划分使得系统能够更具体地判断雷电发生的位置，提供更精准的信息，提前进行预警，以便进行相应的应对和维护工作，引入时间阈值判断的机制，有助于更精确地确定雷电发生点相对于线路的位置。这样的机制增加了系统的智能化，降低了误判的概率，提高了系统的准确性和可靠性。
总体而言，这一部分的设计加强了对雷电活动的监测、判断和定位，为配电网的防雷的预警工作提供了更全面、更自动化、更精准的解决方案，有助于提高系统的实用性、可操作性，减少了人工干预的需要，从而提高了整体效率。
具体地，如图3所示，在控制中心接收到故障报警后确定故障的位置的过程如下：确定故障点所在的故障区域，故障区域为故障点所在的两个相邻节点之间的区域；基于确定的故障区域，确定故障点的初步距离，初步距离为距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离，首次脉冲电压信号为控制中心最先接收到的脉冲电压信号；判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离，击中距离为雷电击中点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离；计算故障点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的检修距离。
本实施方案中，通过确定故障点所在的两个相邻节点之间的区域作为故障区域，可以将故障范围缩小到相对较小的区域，有助于提高故障定位的准确性，缩短维修时。利用初步距离，即距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在节点的距离，来初步判断故障点的位置，考虑了脉冲电压信号的传播时间，使得故障位置的初步判断更为合理和可靠。
通过判断故障是否为雷电击中线路导致的，系统能够对不同类型的故障进行区分。如果是由雷电击中导致的故障，进一步计算击中距离，有助于了解雷电击中点相对于首次脉冲电压信号的位置，有助于提高对雷击事故的定位精度。
通过计算故障点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在节点的检修距离，可以为维修人员提供参考，有助于优化维修策略，提高维修效率，减少人工成本，整个设计过程结合了多个因素，包括节点间的区域划分、初步距离、雷电击中情况和检修距离等，从而提高了对故障位置的判断准确性和可靠性，有助于系统在面对不同类型故障时能够更加灵活、智能地作出相应决策。
具体地，检修距离的计算公式如下：式中，GJL为检修距离，gcL为初始距离，gxL为修正距离，在故障是雷电击中线路导致时，由初始距离gcL和击中距离ljL计算得到，jzD为距离修正参数。
本实施方案中，初始距离是指距离最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的初步距离，修正距离是在故障点为雷电击中线路导致时，由初始距离和击中距离计算得到。
距离修正参数是一个用于修正初始距离的参数，在计算检修距离时，需要考虑距离修正参数，以提高对故障位置的修正准确性。检修距离的计算根据故障是否是由雷电击中线路导致而有不同的计算方式。这个计算逻辑的目的是通过修正距离的引入，更精准地考虑雷电击中线路导致的情况，从而提高检修距离的准确性。可以更准确地定位故障点，采取相应的维修措施，提高维修效率和配电网的可靠性。
具体地，确定故障点的初步距离的过程如下：获取最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点位置M以及检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM；获取节点位置M的上一个节点位置M-1及节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM-1，还获取节点位置M的下一个节点位置M+1及节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM+1；根据tM、tM-1和tM+1计算节点位置M与节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的时间差Δt(M-1)M和节点位置M与节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的时间差ΔtM(M+1)；获取10kV配电网线路未发生故障时脉冲信号在节点位置M-1和节点位置M的传播时间t(M-1)M以及节点位置M与节点位置M-1的传播时间tM(M+1)；根据判断规则判断故障点的位置，判断规则为：计算故障点的初步距离：当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，LM(M+1)为节点位置M与节点位置M+1之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度；当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，/>式中，L(M-1)M为节点位置M-1与节点位置M之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度。
本实施方案中，获取最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点位置和对应时间以及相邻节点位置的信息，计算节点位置M与节点位置M-1检测到脉冲信号的时间差Δt(M-1)M和节点位置M与节点位置M+1检测到脉冲信号的时间差ΔtM(M+1)，获取在正常情况下，脉冲信号在节点位置M与节点位置M+1之间(或节点位置M-1与节点位置M之间)的传播时间(tM(M+1)或t(M-1)M)，传播时间(tM(M+1)或t(M-1)M)可以基于首次脉冲电压信号相对于系统的工频电压的相位进行计算。
根据时间差和传播时间的关系，判断故障点的位置，确定故障点是在节点位置M与节点位置M+1之间还是在节点位置M-1与节点位置M之间。根据判断结果，使用计算公式计算初步距离，考虑了脉冲电压信号在10kV配电网线路中的传播速度。
通过获取最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点以及其前后相邻节点的脉冲信号检测信息，系统利用多个节点的信息来计算初步距离，增强了对故障点位置的准确性，使用多个时间差来判断故障点的位置，通过规则判断可以确定故障点是在节点位置M与节点位置M+1之间还是在节点位置M-1与节点位置M之间，进一步提高了故障位置判断的准确性，通过多节点的信息和时间差的计算，以及引入传播速度和距离计算，综合考虑了多个因素，提高了对故障点位置的准确判断，为后续的故障定位提供了更为精确的信息。
具体地，判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离的过程如下：判断最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1与次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2之间的雷电区间是否为故障区域，若否则故障点的故障不是雷电击中线路导致的；若是则计算时间偏差Γt；判断时间偏差Γt是否接近于设定的验证阈值，若是则故障点的故障是雷电击中线路导致的；计算击中距离，ljL＝t1*lV，式中，lV为雷电击中线路后雷电电流在10kV配电网线路中传播的速度。
本实施方案中，通过判断最先检测到雷电电流值的雷电流传感器和次先检测到雷电电流值的雷电流传感器之间的雷电区间是否为故障区域，系统能够更精确地判断故障点是否是由雷电击中线路导致的。通过计算时间偏差Γt并与设定的验证阈值进行比较，系统可以进一步验证故障点是否是由雷电击中导致的。这个设计考虑了时间的因素，提高了对雷电击中导致故障的判断的准确性。
如果故障点是由雷电击中导致的，系统根据时间偏差计算雷电击中距离，这有助于确定雷电击中点相对于最先检测到雷电电流值的雷电流传感器所在的节点的位置，通过引入雷电电流在10kV配电网线路中传播的速度，计算雷电击中距离，考虑了雷电电流的传播速度，使得计算更加准确。通过多步骤的判断过程，系统可以降低误判概率，确保只有在满足多个条件的情况下才判定为雷电击中导致的故障。
总体而言，这部分设计有助于提高对雷电击中导致的故障的准确判断，从而为后续的维修工作提供了更详尽、更可靠的信息，可以帮助维护人员更迅速、准确地定位问题，提高维护效率，降低系统故障带来的影响。
具体地，当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数；当故障点在节点位置M-1与节点位置M之间时，/>式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数。
本实施方案中，将计算得到的时间偏差Γt与设定的验证阈值进行比较，如果Γt接近于验证阈值，则判定故障点是由雷电击中线路导致的，通过引入时间偏差Γt的计算，系统能够更全面地考虑多个时间参数之间的关系，提高了对雷电击中导致的故障的准确性和可靠性。这有助于减少误判，提高对故障点的判断的可靠性，为后续的击中距离计算提供了更为精确的基础。
其中Pt的设定可以参考脉冲电压信号在线路中的传播速度以及雷电电流在线路中的传播速度，当故障点是被雷电击中后，脉冲信号被检测到的时刻与雷电电流被检测到的时刻均与传播速度有关，因此Pt有迹可循，可以进行人工设定。
具体地，修正距离的计算公式为：式中，λ1和λ2分别为初始距离gcL和初始距离gcL的权重因子。
本实施方案中，从之前的计算中获取初始距离，这是故障点位置的初步估算距离，确定权重因子，权重因子可以是根据系统设计和性能进行调整的参数，用于平衡初始距离的影响。
修正距离的计算通过综合考虑多个初始距离和权重因子，有助于提高对故障点的位置的精度和稳定性。这是因为它可以对初始距离的不确定性进行调整，减小由于初始距离估计误差引起的问题，可以适应不同场景和工作条件下的不同需求，增加了系统的灵活性和适应性，使其更具通用性。
具体地，距离修正参数的计算过程为：获取多个10kV配电网线路的故障数据并进行预处理，预处理包括补充差值和修正异常值，故障数据包括故障点预测距离和故障点实测距离，基于故障数据计算距离修正参数，计算公式为：式中，i＝1,2,3,...,N为10kV配电网线路的个数，j＝1,2,3,...,M为每个10kV配电网线路的故障数据的组数，ycLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点预测距离，scLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点实测距离。
本实施方案中，从多个10kV配电网线路中收集故障数据，在故障数据中进行插值或其他方法，以填补缺失值，确保每组数据都具有完整的信息，识别并修正可能存在的异常值，以确保数据的准确性和稳定性。
通过收集并处理多个10kV配电网线路的故障数据，可以更全面地考虑不同线路的特性和实际情况，从而得到更准确的距离修正参数，不同的10kV配电网线路可能存在差异，通过计算平均差值并对其进行修正，有助于降低由于线路差异带来的不确定性，提高修正参数的普适性，预处理步骤中的修正异常值操作有助于排除可能影响计算的不准确或异常的数据，增强了计算的可靠性。
通过多次求平均，考虑了不同线路、不同组数据的平均差值，使得距离修正参数更具普适性和稳定性，通过考虑多个线路的多组数据，该方法在适应性上更强，能够更好地适应不同工况和线路特性，提高了修正参数的可靠性。
综上，本申请至少具有以下效果：
通过引入雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，系统能够检测雷电电流、发出故障预警，并通过计算逻辑对故障点进行定位，有助于提高故障定位的准确性，使得维护人员能够更迅速、准确地找到问题所在，引入判断雷电击中导致故障的逻辑以及计算击中距离的方法，能够更精确地定位由雷电击中导致的故障，从而有助于降低维护成本，提高检修效率。
通过多步骤的判断过程、引入权重因子和修正参数的计算，系统在面对不同场景和工作条件时能够更灵活地调整，增强了系统的适应性，通过收集和处理多个10kV配电网线路的故障数据，计算距离修正参数，能够根据实际情况进行参数修正，提高了修正参数的准确性和通用性。
有助于提高10kV配电网线路故障定位的效率和准确性，特别是在面对雷电击中导致的故障时，表现出色，结合了雷电检测、故障预警、时间因素、传播速度、修正参数等多个方面，形成了一个综合性的解决方案，为电力配电系统的维护和管理提供了有效的支持。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的系统、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，包括雷电检测子系统、故障预警模块和线路故障定位子系统，其中：
所述雷电检测子系统即用于检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流，所述雷电电流通过安装在10kV配电网线路节点上的雷电流传感器获取；
所述故障报警子系统即用于判断10kV配电网线路是否在检测到雷电电流后发生故障，并在检测到故障后向控制中心发送故障报警；
所述线路故障定位子系统即用于在控制中心接收到故障报警后，判断发送故障预警时的故障是否是由雷电导致的，确定故障的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，检测10kV配电网线路周边是否存在雷电电流的过程如下：
获取10kV配电网线路上任一节点的雷电电流值，判断获取的最大的雷电电流值是否大于设定的雷电电流阈值，若否则判定10kV配电网线路周边不存在雷电电流；
若是则判定10kV配电网线路周边存在雷电电流并判断雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离。
3.根据权利要求2所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述雷电发生点与10kV配电网线路之间的距离包括第一安全距离和第二安全距离，所述第一安全距离大于第二安全距离，判断过程如下：
获取存在雷电电流时最先检测到雷电电流值的时刻t1以及对应的最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1；
获取存在雷电电流时次先检测到雷电电流值的时刻t2以及对应的次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2；
判断最先检测到雷电电流值和次先检测到雷电电流值与设定的雷电电流阈值的大小，若最先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，而次先检测到雷电电流值小于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点第二安全之内且第一安全距离之外；
若次先检测到雷电电流值大于设定的雷电电流阈值，则雷电发生点位于第一安全距离之内。
4.根据权利要求2所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，在控制中心接收到故障报警后确定故障的位置的过程如下：
确定故障点所在的故障区域，所述故障区域为故障点所在的两个相邻节点之间的区域；
基于确定的故障区域，确定故障点的初步距离，所述初步距离为距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离，所述首次脉冲电压信号为控制中心最先接收到的脉冲电压信号；
判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离，所述击中距离为雷电击中点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的距离；
计算故障点距最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点的检修距离。
5.根据权利要求4所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，所述检修距离的计算公式如下：
式中，GJL为检修距离，gcL为初始距离，gxL为修正距离，在故障是雷电击中线路导致时，由初始距离gcL和击中距离ljL计算得到，jzD为距离修正参数。
6.根据权利要求5所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，确定故障点的初步距离的过程如下：
获取最先检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器所在的节点位置M以及检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM；
获取节点位置M的上一个节点位置M-1及节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM-1，还获取节点位置M的下一个节点位置M+1及节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的局部放电检测传感器对应的时间tM+1；
根据tM、tM-1和tM+1计算节点位置M与节点位置M-1检测到首次脉冲电压信号的时间差Δt(M-1)M和节点位置M与节点位置M+1检测到首次脉冲电压信号的时间差ΔtM(M+1)；
获取10kV配电网线路未发生故障时脉冲信号在节点位置M-1和节点位置M的传播时间t(M-1)M以及节点位置M与节点位置M-1的传播时间tM(M+1)；
根据判断规则判断故障点的位置，所述判断规则为：
计算故障点的初步距离：
当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，LM(M+1)为节点位置M与节点位置M+1之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度；
当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，L(M-1)M为节点位置M-1与节点位置M之间距离，mV为脉冲电压信号在10kV配电网线路中传播的速度。
7.根据权利要求6所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，判断故障点的故障是否为雷电击中线路导致的，若是则计算击中距离的过程如下：
判断最先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a1与次先检测到雷电电流值的雷电流传感器对应的节点a2之间的雷电区间是否为故障区域，若否则故障点的故障不是雷电击中线路导致的；
若是则计算时间偏差Γt；
判断时间偏差Γt是否接近于设定的验证阈值，若是则故障点的故障是雷电击中线路导致的；
计算击中距离，ljL＝t1*lV，式中，lV为雷电击中线路后雷电电流在10kV配电网线路中传播的速度。
8.根据权利要求7所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，当故障点在节点位置M与节点位置M+1之间时，式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数；
当故障点在节点位置M-1与节点位置M之间时，式中，e为自然常数，Pt为设定的偏差参数。
9.根据权利要求7所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，修正距离的计算公式为：
式中，λ1和λ2分别为初始距离gcL和初始距离gcL的权重因子。
10.根据权利要求7所述的一种用于10kV配电网线路故障定位系统，其特征在于，距离修正参数的计算过程为：
获取多个10kV配电网线路的故障数据并进行预处理，所述预处理包括补充差值和修正异常值，所述故障数据包括故障点预测距离和故障点实测距离，基于故障数据计算距离修正参数，计算公式为：
式中，i＝1,2,3,...,N为10kV配电网线路的个数，j＝1,2,3,...,M为每个10kV配电网线路的故障数据的组数，ycLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点预测距离，scLij为第i个10kV配电网线路的第j组故障数据中的故障点实测距离。
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| CN202311664770.1A CN117538682A (zh) | 2023-12-06 | 2023-12-06 | 一种用于10kV配电网线路故障定位系统 |
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| CN202311664770.1A CN117538682A (zh) | 2023-12-06 | 2023-12-06 | 一种用于10kV配电网线路故障定位系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117852773A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-04-09 | 国网山东省电力公司枣庄供电公司 | 一种配电网路故障定位系统 |
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- 2023-12-06 CN CN202311664770.1A patent/CN117538682A/zh not_active Withdrawn
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| CN117852773A (zh) * | 2024-03-04 | 2024-04-09 | 国网山东省电力公司枣庄供电公司 | 一种配电网路故障定位系统 |
| CN117852773B (zh) * | 2024-03-04 | 2024-05-24 | 国网山东省电力公司枣庄供电公司 | 一种配电网路故障定位系统 |
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