一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法和装置，获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量；根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数；基于各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数，构造线路故障隶属度函数；利用遗传算法计算线路故障隶属度函数参数的最优值，计算各线路的线路故障隶属度，根据各线路的线路故障隶属度判断线路是否存在故障，选出故障线路。本发明专利技术提高了故障选线的准确度，适用于中性点不接地系统与消弧线圈接地系统，能够识别高阻接地、弧光接地、间歇性接地、瞬时性接地等多种接地情况。

A single phase to ground fault line selection method and device based on distribution automation data for small current system

The invention discloses a single phase grounding fault line selection method and device for small current system based on distribution automation data, obtain distribution automation data, extract the fault characteristics of each distribution automation terminal, and construct the membership degree of fault measure of each distribution automation terminal according to the fault characteristics of each distribution automation terminal. Function and weight coefficient function; based on the membership function of fault measure and weight coefficient function of distribution automation terminal, the membership function of line fault is constructed. The optimal value of the parameter of line fault membership function is calculated by using genetic algorithm, and the membership degree of line fault is calculated and the membership degree of line fault is based on each line. Determine whether there is any fault in the line and select the fault line. The invention improves the accuracy of fault line selection, and is suitable for neutral grounding system and arc suppression coil grounding system, and can identify various grounding conditions such as high resistance grounding, arc grounding, intermittent grounding, instantaneous grounding and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法和装置
本专利技术涉及配网故障选线领域，具体涉及一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法和装置。
技术介绍
提高电力系统稳定性，提高供电质量一直是电力部门的基本任务。配电网是电力传输通道的末端，直接关系着用户用电，配电网故障将直接造成用户电能质量降低，严重时会造成停电，危及电力系统安全稳定运行。据统计，全国用户遭受的停电事故有95％由配网故障产生，而配网故障中的绝大多数是单相接地故障。配电网单相接地故障的故障特征十分微弱导致单相接地线路难以准确辨别并切除，因此，提高单相接地故障选线的准确性对提高电力系统稳定性与供电质量具有重要意义。配网故障选线困难的原因主要是变压器中性点普遍采用非直接接地的方式，单相接地时没有明显的故障回路，故障电流只能通过线路对地电容流通因此幅值较小，导致检测难度较大。现有的故障选线方法主要分为三种，分别是基于单一故障特征的选线方法、基于多种故障特征的选线方法(综合法)和不使用故障特征的选线方法。其中，基于单一故障特征的选线方法通过从线路零序电流中提取能反映故障线路与健全线路区别的特征量来进行选线，这种方法直接面临故障电流较小的难题，对互感器精度的依赖程度较高，准确度无法保证，并且受中性点接地方式与故障情况的影响较大。基于多种故障特征的选线方法(综合法)综合多种单一选线方法进行选线，这种选线方法实现了不同单一选线法的优势互补，但是由于每条出线只采集一组数据，因此受互感器精度的影响仍然较大，准确度受到了限制。不基于故障特征的选线方法通过注入信号、中性点瞬间经中电阻接地、改变消弧线圈补偿度等方式注入特殊信号，通过信号寻踪来确定故障线路，这种方法的缺点是需要装设昂贵的信号注入设备，并且会对电网造成冲击，影响配电网稳定，不能识别瞬时接地故障。小电流系统单相接地故障选线问题一直没有得到很好的解决。随着我国配电自动化的普及，配电网的自动化水平得到很大提高，配电主站、配电自动化终端的投入运行。配电主站通过通讯通道与配电自动化终端进行通讯，从而获取了大量的故障相关信息，而这些故障信息在目前的故障选线方法中并没有被使用。因此，如何利用配电自动化数据进行小电流系统单相接地故障选线仍是待解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法和装置，结合配电网不同位置记录的故障数据，使用模糊理论与遗传算法确定各配电终端的最优故障隶属度函数与权系数函数，最后获得各线路的故障隶属度，从而实现故障选线。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，包括以下步骤：获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量；根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数；基于各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数，构造线路故障隶属度函数；利用遗传算法计算线路故障隶属度函数参数的最优值；根据线路故障隶属度函数参数的最优值，计算各线路的线路故障隶属度，根据各线路的线路故障隶属度判断线路是否存在故障，选出故障线路。进一步的，所述获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量，包括：从配电自动化主站系统中获取各配电自动化终端的配电自动化数据；对于FTU、RTU和DTU配电自动化终端，直接从配电自动化数据中提取故障零序电压、电流的幅值，根据故障零序电流与故障零序电压的相角差确定故障零序电流极性：若故障零序电流的相角超前故障零序电压的相角，则故障零序电流极性为正，若故障零序电压的相角超前故障零序电流的相角，则故障零序电流极性为负；对于具有暂态录波功能的配电自动化终端，根据故障录波数据利用全波傅里叶算法提取故障零序电流幅值与极性。进一步的，所述根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数，包括：对于每一配电自动化终端，比较当前配电自动化终端安装处的故障零序电流与出线零序CT安装处的故障零序电流相位；若两故障零序电流相位相同，则构造配电自动化终端的故障隶属度函数Xf为：若两故障零序电流相位不同，则构造配电自动化终端的故障隶属度函数Xf为：其中，I0f为当前配电自动化终端安装处故障零序电流有效值，I0c为前一配电自动化终端或出线零序CT安装处故障零序电流有效值，k1～k4为配电自动化终端的故障隶属度函数参数。进一步的，所述根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的权系数函数，包括：对于中性点不接地系统与消弧线圈欠补偿系统，配电自动化终端安装处与出线零序CT安装处故障零序电流极性相反，则定义配电自动化终端的权系数函数Yf为：其中：N为本线路上配电自动化终端总数，N_diff为本线路上与出线零序CT安装处故障零序电流极性相反的配电终端终端个数，diff为当前配电自动化终端终端安装处的故障零序电流极性与出线零序CT安装处的故障零序电流极性比较结果，若两故障零序电流极性相同，则diff＝0，若两故障零序电流极性相反，则diff＝1；k5为配电自动化终端的权系数函数参数；对于消弧线圈过补偿系统，配电自动化终端安装处与出线零序CT安装处故障零序电流极性都相同，则定义配电自动化终端的权系数函数Yf为：其中：N为本线路上配电自动化终端总数，N_amph为本线路下游的故障零序电流幅值大于上游的故障零序电流幅值次数，amph为当前配电自动化终端安装处故障零序电流幅值与其之前的配电自动终端或出线零序CT安装处的故障零序电流幅值比较结果，若当前配电终端的幅值大于其之前的配电自动终端或出线零序CT安装处的故障零序电流幅值，则amph＝1，若当前配电终端的幅值小于其之前的配电自动终端或出线零序CT安装处的故障零序电流幅值，则amph＝0；k6为配电自动化终端的权系数函数参数。进一步的，所述基于各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数，构造线路故障隶属度函数，包括：将线路上各配电自动化终端的故障测度隶属度函数值与权系数函数值的积求和，得到线路故障隶属度函数。进一步的，所述利用遗传算法计算线路故障隶属度函数参数的最优值，包括：选取当前运行方式下的若干次历史故障数据作为故障样本，存储到故障样本集中；根据故障样本集中样本故障数据，建立目标函数；计算目标函数的最小值，则目标函数的最小值为线路故障隶属度函数参数的最优值。进一步的，所述根据线路故障隶属度函数参数的最优值，计算各线路的线路故障隶属度，根据各线路的线路故障隶属度判断线路是否存在故障，选出故障线路，包括：根据线路故障隶属度函数参数的最优取值，计算各线路的线路故障隶属度；比较各线路的线路故障隶属度的大小，若线路故障隶属度满足选线判据要求，则该线路为故障线路。进一步的，还包括：根据所有线路的线路故障隶属度函数，建立可信度函数；计算可信度函数的取值，将可信度函数的取值与1比较，确定故障线路选线结果的可信度。一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线装置，包括：获取模块，用于从配电自动化系统获取配电自动化数据；故障特征提取模块，用于从配电自动化数据中提取各配电自动化终端的故障特征量；终端函数构造模块，用于根据各配电自动化终端的故障特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，其特征是，包括以下步骤：获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量；根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数；基于各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数，构造线路故障隶属度函数；利用遗传算法计算线路故障隶属度函数参数的最优值；根据线路故障隶属度函数参数的最优值，计算各线路的线路故障隶属，根据各线路的线路故障隶属度判断线路是否存在故障，选出故障线路。

【技术特征摘要】
1.一种基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，其特征是，包括以下步骤：获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量；根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数；基于各配电自动化终端的故障测度隶属度函数与权系数函数，构造线路故障隶属度函数；利用遗传算法计算线路故障隶属度函数参数的最优值；根据线路故障隶属度函数参数的最优值，计算各线路的线路故障隶属，根据各线路的线路故障隶属度判断线路是否存在故障，选出故障线路。2.根据权利要求1所述的基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，其特征是，所述获取配电自动化数据，提取各配电自动化终端的故障特征量，包括：从配电自动化主站系统中获取各配电自动化终端的配电自动化数据；对于FTU、RTU和DTU配电自动化终端，直接从配电自动化数据中提取故障零序电压、电流的幅值，根据故障零序电流与故障零序电压的相角差确定故障零序电流极性：若故障零序电流的相角超前故障零序电压的相角，则故障零序电流极性为正，若故障零序电压的相角超前故障零序电流的相角，则故障零序电流极性为负；对于具有暂态录波功能的配电自动化终端，根据故障录波数据利用全波傅里叶算法提取故障零序电流幅值与极性。3.根据权利要求1所述的基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，其特征是，所述根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的故障测度隶属度函数，包括：对于每一配电自动化终端，比较当前配电自动化终端安装处的故障零序电流与出线零序CT安装处的故障零序电流相位；若两故障零序电流相位相同，则构造配电自动化终端的故障隶属度函数Xf为：若两故障零序电流相位不同，则构造配电自动化终端的故障隶属度函数Xf为：其中，I0f为当前配电自动化终端安装处故障零序电流有效值，I0c为前一配电自动化终端或出线零序CT安装处故障零序电流有效值，k1～k4为配电自动化终端的故障隶属度函数参数。4.根据权利要求1所述的基于配电自动化数据的小电流系统单相接地故障选线方法，其特征是，所述根据各配电自动化终端的故障特征量，构造各配电自动化终端的权系数函数，包括：对于中性点不接地系统与消弧线圈欠补偿系统，配电自动化终端安装处与出线零序CT安装处故障零序电流极性相反，则定义配电自动化终端的权系数函数Yf为：其中：N为本线路上配电自动化终端总数，N_diff为本线路上与出线零序CT安装处故障零序电流极性相反的配电终端终端个数，diff为当前配电自动化终端终端安装处的故障零序电流极性与出线零序CT安装处的故障零序电流极性比较结果，若两故障零序电流极性相同，则diff＝0，若两故障零序电流极性相反，则diff＝1；k5为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金勇，臧海洋，荆盼盼，张瑞芳，代桃桃，李振凯，袁桂华，魏燕，刘志刚，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司德州供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37