小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置，能准确有效地识别出单相故障线路。方法包括：S1、在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；S2、从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；S3、采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；S4、根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。

Single phase grounding fault line selection method and device for small current grounding system

The embodiment of the invention discloses a single-phase-to-ground fault line selection method and device for a small current grounding system, which can accurately and effectively identify a single-phase fault line. Methods include: S1, collecting zero-sequence current data at the instant of single-phase-to-ground fault when judging single-phase-to-ground fault occurring in small current grounding system; S2, intercepting periodic waveform before single-phase fault occurring and partial periodic waveform after single-phase fault occurring from the zero-sequence current data, and preprocessing the intercepted waveform. S 3. Using the improved dynamic time warping algorithm to calculate the shape distance of two waveforms in the pre-processed waveforms; S 4. Determining the single-phase-to-ground fault line according to the shape distance of the two waveforms.

【技术实现步骤摘要】
小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置
本专利技术实施例涉及电力系统，具体涉及一种小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置。
技术介绍
目前我国中压配电网中广泛使用非有效接地方式，包括中性点不接地、中性点接高阻接地、中性点接消弧线圈接地。非有效接地系统又称小电流接地系统，其优势是：当发生单相接地故障时，故障电流小，不会引起断路器跳闸，电网依旧能带故障运行2小时，可以提高供电连续性。但小电流接地系统对设备绝缘水平要求高，且单相故障发生后若不及时排除故障，很容易发展为相间短路等其它严重故障。因此准确识别故障线路，及时处理故障对于配电网安全稳定运行具有重要意义。目前在小电流接地系统中主要采用的选线方法有：稳态信息法、暂态信息法、外加信号法、多信息融合法等。常用的稳态信息法，如谐波分量法、零序导纳法等，受过渡电阻大小、运行方式等因素的影响，选线准确率低。外加信号法包括外加特殊信号和故障时改变中性点接地方式两种方法，受故障点位置、外加信号幅值大小限制等影响大，而且可能需要配置额外设备，经济性差。多信息融合法大多综合多因素评价方法和智能算法，适应性高，但检测过程复杂。传统的暂态信息法包括首半波法、暂态能量法等，抗电磁干扰性差，且在某些复杂的故障情况下，选线效果不理想。为了解决传统的暂态信息法的不足，小波分析、原子稀疏分解、S变化、经验模态分解等基于故障特征的选线方法在选线方法中大量使用，大大提高选线的准确率。但由于故障零序电流易受接地电阻、故障初相角、衰减分量以及外界干扰等诸多因素的影响，使得现有的基于故障特征选线方法抗噪性较差，难以适用于所有故障工况。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足和缺陷，本专利技术实施例提供一种小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置。一方面，本专利技术实施例提出一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，包括：S1、在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；S2、从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；S3、采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；S4、根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。另一方面，本专利技术实施例提出一种小电流接地系统单相接地故障选线装置，包括：采集单元，用于在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；预处理单元，用于从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；计算单元，用于采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；确定单元，用于根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器，存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。本专利技术实施例提供的小电流接地系统单相接地故障选线方法及装置，首先在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；然后从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；之后采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；最后根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路，整个方案能准确有效地识别出单相故障线路，具有强抗噪声性。附图说明图1为本专利技术小电流接地系统单相接地故障选线方法一实施例的流程示意图；图2为本专利技术小电流接地系统单相接地故障选线装置一实施例的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术实施例保护的范围。参看图1，本实施例公开一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，包括：S1、在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；本实施例中，可以理解的是，当小电流接地系统中性点的零序电压超过20％额定电压时，判断为发生单相接地故障。单相接地故障瞬间的零序电流数据可以是各线路首端馈线终端(FTU)上传的零序电流数据或根据三相电流计算得到的零序电流。对于无零序互感器线路，假设采集的三相电流波形分别为IA、IB、IC，则零序电流波形I0计算公式为：S2、从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；S3、采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；S4、根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。故障瞬间故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流差异大，两两故障线路的零序电流差异较小，因此依据故障瞬间零序电流内在变化规律和数据形态来实现选线是一个有效地手段。动态时间弯曲(DTW)算法，不仅能够度量不同长度波形的相似性，而且对时间轴的局部压缩、伸展和弯曲不敏感，可以用于有效区分故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流。本专利技术实施例提供的小电流接地系统单相接地故障选线方法，首先在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；然后从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；之后采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；最后根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路，整个方案能准确有效地识别出单相故障线路，具有强抗噪声性。在前述方法实施例的基础上，所述S2，可以包括：从所述零序电流数据中截取单相故障发生前1/4周期波形和单相故障发生后3/4周期波形，并采用z-score规范化方法对截取的波形进行预处理。本实施例中，z-score规范化方法的处理过程为：对每个零序电流，获取从该零序电流中截取得到的波形，对该波形中的每个采样点，将该采样点的幅值替换为该采样点的幅值与平均数的差再除以标准差得到的结果，其中，平均数指的是该波形中的所有采样点的幅值的平均值，标准差为该波形中的所有采样点的幅值的标准差。采用z-score规范化方法对截取波形进行规范化处理，能避免幅值差异大造成动态时间弯曲距离过大。在前述方法实施例的基础上，所述S3，可以包括：对预处理得到的每一个波形进行分段处理，得到线性段；对于预处理得到的每两个波形中一个波形的任意一个线性段和另一个波形的任意一个线性段，计算该两个线性段间的形态距离；根据前一步得到的线性段间的形态距离，采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离。本实施例中，分段处理具体可以采用极值法。极值法对某个波形进行分段的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，包括：S1、在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；S2、从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；S3、采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；S4、根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。

【技术特征摘要】
1.一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，包括：S1、在判断获知小电流接地系统发生单相接地故障时，采集单相接地故障瞬间的零序电流数据；S2、从所述零序电流数据中截取单相故障发生前部分周期波形和单相故障发生后部分周期波形，并对截取的波形进行预处理；S3、采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离；S4、根据所述两两波形的形态距离确定单相接地故障线路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，包括：从所述零序电流数据中截取单相故障发生前1/4周期波形和单相故障发生后3/4周期波形，并采用z-score规范化方法对截取的波形进行预处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3，包括：对预处理得到的每一个波形进行分段处理，得到线性段；对于预处理得到的每两个波形中一个波形的任意一个线性段和另一个波形的任意一个线性段，计算该两个线性段间的形态距离；根据前一步得到的线性段间的形态距离，采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算该两个线性段间的形态距离，包括：通过对该两个线性段进行平移和连接构造一个趋势三角形，将该趋势三角形的面积作为该两个线性段间的形态距离。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据前一步得到的线性段间的形态距离，采用改进的动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两两波形的形态距离，包括：根据前一步得到的线性段间的形态距离构造距离矩阵，其中，所述距离矩阵中每一个位置的值表示对应的线性段间的形态距离与对应的权重系数的乘积，所述权重系数根据对应的线性段包含的原始序列采样点数所占所有采样点数的比例得到；根据所述距离矩阵，采用动态时间弯曲算法计算预处理得到的波形中两...

【专利技术属性】
技术研发人员：董开松，马喜平，沈渭程，张光儒，杨俊，刘丽娟，甄文喜，赵炜，魏博，同焕珍，梁有珍，郑翔宇，闵占奎，刘秀良，李志敏，张赛，朱宏毅，姜梅，王斌，杨勇，胡殿刚，李韶瑜，陈柏旭，李炜，李小娟，杨洁，孟欢，何巍，谢延凯，唐云峰，陈荣成，赵亮，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，中国农业大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62