基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法技术

本发明专利技术涉及配电自动化技术领域，具体涉及一种基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法；包括以下步骤：主站控制馈线上的配电线路监测设备同步采集工频电流数据，将采集到的工频电流数据传输到主站后进行极性计算；主站接收配电监测设备数据，对故障线路各设备的零模电流数据进行暂态零模电流相似系数计算；比较故障线路上各区段相邻配电监测设备间暂态零模电流相似系数的极性和大小，进行故障区段综合判断；本方法可以适用于配电架空线路、电缆线路及架空‑电缆混合线路，不受分布式电源的影响，与现有方法相比，可以自动纠正电流互感器极性不一致，构造的判据可以处理配电监测设备不启动或异常等情况，具有更强的鲁棒性。

An adaptive fault segmentation method for single phase to ground fault in distribution network based on transient signals

The present invention relates to the technical field of distribution automation, in particular relates to a single-phase ground fault transient signal based on adaptive fault segmentation method comprises the following steps: master control; power line monitoring equipment on the feeder current data synchronous acquisition frequency, the data will be collected to the current power transmission station after receiving the master polarity calculation; data distribution monitoring equipment, to zero mode current data of each equipment fault line transient zero mode current similarity coefficient calculation; comparison of fault line segments between adjacent power monitoring equipment of transient zero module current polarity similarity coefficient and the size of the fault section judgement; this method can be applied to distribution overhead line and cable line and overhead cable mixed lines, is not affected by the distributed power, compared with the existing methods, can automatically correct The polarity of the positive current transformer is inconsistent. The criterion of the structure can deal with the condition that the distribution monitoring equipment is not started or abnormal, and has stronger robustness.

【技术实现步骤摘要】
基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法
本专利技术涉及配电自动化
，具体涉及一种基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法。
技术介绍
我国配电网的中性点广泛采用小电流接地(不接地或经消弧线圈接地)方式，其单相接地故障(小电流接地故障)是配电网主要的故障形式，占到故障总数的80％左右。由于存在故障量不突出(一般仅为数安培，远小于短路电流及负荷电流)、不稳定(弧光接地或间歇性接地占相当比例)与不确定(消弧线圈补偿作用使工频电流失去基本故障特征)等问题，小电流接地故障检测(选线与定位)技术存在较大困难，一直是困扰现场运行的难题。单相接地故障的在线检测方法主要分为稳态法和暂态法两大类。基于工频故障信号的稳态方法由于工频故障电流幅值小，信号不稳定等原因现场使用效果差。特别是中性点采用消弧线圈接地的配电系统，由于消弧线圈运行于过补偿方式下，过补偿了故障线路中的容性电流，导致工频方法的判据失效。基于故障暂态的暂态法利用故障瞬间产生的频率高、幅值大、持续时间短的暂态信号，通过比较暂态电流的方向、幅值和极性选择故障线路和故障区段，具有灵敏度高、不需要安装额外的高压设备等优点。利用暂态电流极性的定位算法，在应用时需要区段两侧电流互感器(TA)的参考方向一致。而现场极易出现TA极性反接或极性不明确的情况，将导致极性结果计算错误而引起误判此外，故障点下游配电线路监测设备可能因为暂态电流过小而不能启动也会导致方法误判。小电流接地系统单相接地后不会造成供电中断，对于减少故障造成的停电有着十分重要的意义。如果能够解决小电流接地故障的检测问题，值班人员可以及时地发现接地线路甚至是故障区段，并采取相应的处理措施，减少甚至避免接地故障带来的不良影响，使这种接地方式继续为供电部门保证供电可靠性发挥作用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的不足，本专利技术的目的在于：提供一种基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，能够实时校验区段两侧电流互感器的参考方向来解决现场极性不一致问题，使用信号偏移计算方法提高暂态零模电流相似系数的准确性。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，包括以下步骤：(1)主站控制馈线上的配电线路监测设备同步采集工频电流数据，将采集到的工频电流数据传输到主站后进行极性计算，并保存在主站；(2)配电线路发生单相接地故障时，变电所终端根据零模电压越限启动，选择故障线路，并将故障线路出口零模电流上报主站；(3)配电线路监测设备根据所在检测点零模电流的突变情况启动，并将故障零模电流上报主站；(4)主站接收配电监测设备数据，对故障线路各设备的零模电流数据进行暂态零模电流相似系数计算；(5)比较故障线路上各区段相邻配电监测设备间暂态零模电流相似系数的极性和大小，进行故障区段综合判断，故障区段判据为：a、该主站控制馈线只有一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则该区段为故障区段；b、该主站控制馈线有多于一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；c、该主站控制馈线无区段两侧暂态电流之间的相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；如果暂态零模电流相似系数均大于设定门槛，则最后一个配电监测设备下游区段为故障区段。进一步优选，主站控制馈线的区段两侧电流互感器的极性计算：配电线路正常运行时，通过集中式馈线自动化主站或分布式馈线自动化主控节点控制，指定区段两侧配电线路监测设备同步采集工频电流数据，并传输到集中式馈线自动化主站或分布式馈线自动化主控节点后进行极性计算，计算公式如下：式中：sgn()为符号函数；i0,k(t)和i0,k+1(t)为相邻的暂态零模电流；参考节点为配电线路出口断路器处的工频电流方向，其方向为1。进一步优选，暂态零模电流相似系数的计算方法为：在计算两个相邻检测点暂态零模电流i0,k(t)，i0,k+1(t)之间暂态零模电流相似系数ρk,k+1时，对其中一个信号进行适度偏移，得到一系列的暂态零模电流相似系数，并取其中绝对值最大值作为其暂态零模电流相似系数。即：式中：sgn(ρk,k+1(τ))为符号函数，对应绝对值最大值时的暂态零模电流相似系数的符号；Tt为相邻区段配电监测设备间最大同步误差；对于超出记录范围[0,T]的电流数据用0补充；式(2)计算出的相似系数再与主站控制馈线的区段两侧电流互感器的极性(1)相乘得到最终的暂态零模电流相似系数，公式如下：ρk,k+1＝dirk,k+1ρ'k,k+1(3)相似系数ρk,k+1满足：-1≤ρk,k+1≤1(4)。进一步优选，暂态零模电流相似系数的预设门槛为经验值，设在0.5～0.8之间。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过配电线路正常运行时进行工频电流信号的极性计算来实时校验区段两侧电流互感器的参考方向来解决现场极性不一致问题，使用信号偏移计算方法提高暂态零模电流相似系数的准确性，综合使用相似系数的极性和幅值大小构造了故障区段判据，充分考虑处理不同故障位置的故障区段、配电监测设备不启动或异常等情况，增强了方法的鲁棒性。此外，本方法可以适用于配电架空线路、电缆线路及架空-电缆混合线路，不受分布式电源的影响，与现有方法相比，可以自动纠正电流互感器极性不一致，构造的判据可以处理配电监测设备不启动或异常等情况，具有更强的鲁棒性。具体实施方式下面对本专利技术实施例做进一步描述：本专利技术所述基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)正常运行时，主站控制馈线上的配电线路监测设备同步采集工频电流数据，将采集到的工频电流数据传输到主站后进行极性计算，并保存在主站；(2)配电线路发生单相接地故障时，变电所终端根据零模电压越限启动，选择故障线路，并将故障线路出口零模电流上报主站；(3)配电线路监测设备根据所在检测点零模电流的突变情况启动，并将故障零模电流上报主站；(4)主站接收配电监测设备数据，对故障线路各设备的零模电流数据进行暂态零模电流相似系数计算；(5)比较故障线路上各区段相邻配电监测设备间暂态零模电流相似系数的极性和大小，进行故障区段综合判断，考虑到最末区段仅有一个相邻配电监测设备以及故障点下游配电监测设备可能因为暂态电流过小而不能启动，故障区段判据为：a、该主站控制馈线只有一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则该区段为故障区段；b、该主站控制馈线有多于一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段，暂态零模电流相似系数的预设门槛为经验值，设在0.5～0.8之间；c、该主站控制馈线无区段两侧暂态电流之间的相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；如果暂态零模电流相似系数均大于设定门槛，则最后一个配电监测设备下游区段为故障区段。主站控制馈线的区段两侧电流互感器的极性计算：配电线路正常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)主站控制馈线上的配电线路监测设备同步采集工频电流数据，将采集到的工频电流数据传输到主站后进行极性计算，并保存在主站；(2)配电线路发生单相接地故障时，变电所终端根据零模电压越限启动，选择故障线路，并将故障线路出口零模电流上报主站；(3)配电线路监测设备根据所在检测点零模电流的突变情况启动，并将故障零模电流上报主站；(4)主站接收配电监测设备数据，对故障线路各设备的零模电流数据进行暂态零模电流相似系数计算；(5)比较故障线路上各区段相邻配电监测设备间暂态零模电流相似系数的极性和大小，进行故障区段综合判断，故障区段判据为：a、该主站控制馈线只有一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则该区段为故障区段；b、该主站控制馈线有多于一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；c、该主站控制馈线无区段两侧暂态电流之间的相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；如果暂态零模电流相似系数均大于设定门槛，则最后一个配电监测设备下游区段为故障区段。...

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)主站控制馈线上的配电线路监测设备同步采集工频电流数据，将采集到的工频电流数据传输到主站后进行极性计算，并保存在主站；(2)配电线路发生单相接地故障时，变电所终端根据零模电压越限启动，选择故障线路，并将故障线路出口零模电流上报主站；(3)配电线路监测设备根据所在检测点零模电流的突变情况启动，并将故障零模电流上报主站；(4)主站接收配电监测设备数据，对故障线路各设备的零模电流数据进行暂态零模电流相似系数计算；(5)比较故障线路上各区段相邻配电监测设备间暂态零模电流相似系数的极性和大小，进行故障区段综合判断，故障区段判据为：a、该主站控制馈线只有一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则该区段为故障区段；b、该主站控制馈线有多于一个区段两侧暂态电流之间的暂态零模电流相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；c、该主站控制馈线无区段两侧暂态电流之间的相似系数符号相反，则比较这些区段的暂态零模电流相似系数绝对值的大小，最小且小于设定的门槛值的区段为故障区段；如果暂态零模电流相似系数均大于设定门槛，则最后一个配电监测设备下游区段为故障区段。2.根据权利要求1所述的基于暂态信号的配电网单相接地故障自适应故障分段方法，其特征在于，主站控制馈线的区段两侧电流互感器的极性计算：配电线路正常运行时，通过集中式馈线自动化主站或分布式馈线自动化主控节点控制，指定区段两侧配电线路监测设备同步采集工频电流数据，并传输到集中式馈线自动化主站或分布式馈线自动化主控节点后进行极性计算，计算公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈羽，徐丙垠，薛永端，
申请(专利权)人：山东理工大学，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：山东,37