一种小电流接地选线装置及选线方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种小电流接地选线装置及选线方法，可有效地提高选线精度。该装置包括：交流输入变换模块，用于对输入模拟量信号进行隔离和变换，将变换后的模拟量信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于采集模拟量信号，并传输至CPU模块；开关量输入模块，用于采集开入量，并传输至CPU模块；CPU模块，用于将采集的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，输出开出量至开关量输出模块；开关量输出模块，用于接收CPU模块输出的开出量，控制外部设备开启和关闭。

A Low Current Grounding Line Selection Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种小电流接地选线装置及选线方法
本公开涉及一种小电流接地选线装置及选线方法。
技术介绍
目前我国35kV及以下的配电网运行方式多采用小电流接地运行方式。在这种运行方式下发生单相接地故障时，短路电流很小，故障线路不能快速识别，因此，发生单相接地故障时能够迅速准确的选出故障线路显得尤为重要。当发生小电流单相接地故障时，由于系统的线电压保持对称，在此状态下电网仍可运行两小时，不必立即跳闸。但是由于非故障相对地电压升高，容易击穿系统中的绝缘薄弱点，可能发展成两相或三相短路。如果故障点产生间隙性电弧时，甚至会产生串联谐振过电压，进而导致烧坏设备并可能发展成相间短路。为了避免危险性发生，这就要求操作人员在规定时间内查明故障线路，保证配电网安全和稳定运行。专利技术人在研发过程中发现，现有的小电流接地选线装置在处理接地故障时存在以下几个问题：(1)小电流接地选线装置接线存在错误，选线方法存在不足，误报接地线路，会造成正常运行线路停电，严重影响供电可靠性。(2)调控人员使用“拉路法”试拉运行线路，容易造成正常运行线路停电，严重影响供电可靠性。(3)小电流接地选线装置数据处理性能弱，使接地故障排除时间延长，可能造系统中的绝缘薄弱点击穿，发展成两相或三相短路，影响供电可靠性。现有的选线方法只是单一的给出哪条线路发生故障，但是在不同条件下的故障判断准确度不高，另外，现有的选线方法的单一结果也不利于运用信息融合技术进行综合判断。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种小电流接地选线装置及选线方法，可有效地提高选线精度。本公开所采用的技术方案是：一种小电流接地选线装置，该装置包括：交流输入变换模块，用于对输入模拟量信号进行隔离和变换，将变换后的模拟量信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于采集模拟量信号，并传输至CPU模块；开关量输入模块，用于采集开入量，并传输至CPU模块；CPU模块，用于将采集的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，输出开出量至开关量输出模块；开关量输出模块，用于接收CPU模块输出的开出量，控制外部设备开启和关闭。一种小电流接地选线方法，该方法基于如上所述的小电流接地选线装置实现的，该方法包括以下步骤：系统初始化，设置启动电压和各段母线出线数；获取选线样本数据，并判断开关是否发生变位；对选线样本数据进行处理，选出故障线路。进一步的，所述获取选线样本数据，并判断开关是否发生变位的步骤包括：判断A/D转换是否完成，若完成，则同时采样多路模拟量，并作为选线样本数据；判断零序电压突变量启动与否，若未启动，则输出开出量；获取开入量，判断开入量是否发生变化，如果发生变化，则生成开关变位事件记录。进一步的，所述对选线样本数据进行处理，选出故障线路的步骤包括：判断零序电压变量启动与否；若启动，则采集周波数据，并对其进行小波分析；对小波分析后的周波数据进行傅式计算，得到零序电压的相位角；判断零序电压的相位角是否大于设定的阈值。若零序电压的相位角大于设定的阈值，则判断其是否超过20ms；若超过，则判断是否为虚假接地故障；若不是虚假接地故障，则利用信息增益度计算各选线样本数据的故障测度，并对各选线样本的故障测度进行分析，选出一部分样本作为新的选线样本，构成样本集；利用机器学习中的主成分分析法对样本集中选线样本进行处理，选出故障线路。通过上述技术方案，本公开的有益效果是：(1)本公开可给出发生故障的征兆程度，在不同的选线环境下，对某种选线方法给予不同权重，从而避免了单一方法带来漏判和误判的严重后果；(2)本公开不再独立判断各线路是否为故障线，而是联系线路之间的相互关系，通过横向比较线路的故障信息特征；(3)本公开在建立故障测度阶段，利用信息增益度计算样本的故障测度，该方法不仅给出了单一选线方法的权重，而且强化了线路内部数据；(4)本公开深入分析了故障测度样本的特点以及难点，得出的选线样本是一个维数高、不均衡、分布复杂的数据集，引入机器学习中的主成分分析法降低选线样本数据的维数，可有效地提高选线精度。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。图1是本实施例小电流接地选线装置的结构框图；图2是本实施例A/D转换模块的电路图；图3是本实施例启动控制模块的电路图；图4是本实施例小电流接地选线方法的流程图；图5是本实施例采样的流程图；图6是本实施例选线的流程图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。一种或多种实施例提供一种小电流接地选线装置，提高小电流单相接地故障的选线准确度。请参阅附图1，所述小电流接地选线装置包括CPU模块、交流输入变换模块、A/D转换模块、开入开出模块、电源模块和人机交互模块，所述交流输入变换模块的输出端与A/D转换模块连接，所述开入开出模块包括开关量输入模块和开关量输出模块，所述开关量输入模块的输入端与A/D转换模块的输出端连接，输出端与CPU模块连接，所述CPU模块的输出端通过开关量输出模块与外部设备连接，实现对外部设备控制，所述电源模块用于给其他模块供电，所述人机交互模块与CPU模块连接，用于显示数据、状态，修改参数，记录选线数据；其中：所述交流输入变换模块，用于对输入模拟量信号进行隔离和变换，将变换后的模拟量信号传输至A/D转换模块；所述A/D转换模块，用于采集模拟量信号，并传输至CPU模块；所述开关量输入模块，用于采集开入量，并传输至CPU模块；所述CPU模块，用于将采集的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，输出开出量至开关量输出模块；所述开关量输出模块，用于接收CPU模块输出的开出量，控制外部设备开启和关闭。在本实施例中，所述主机采用32位高性能ARM芯片STM32F103VET6，具有功耗低、成本低等显著优点；其具体被配置为：获取32路模拟量，作为选线样本数据；判断零序电压突变量启动与否，若未启动，则输出开出量；获取开入量，判断开入量是否发生变化，如果发生变化，则生成开关变位事件记录；判断零序电压变量启动与否，获取周波数据，并对其进行小波分析，对小波分析后的周波数据进行傅式计算，得到零序电压的相位角；判断零序电压的相位角是否大于阈值，若大于阈值，判断是否超过20ms；若超过，判断是否虚假接地，若未虚假接地，则根据中心点接地方式计算各选线样本数据的故障测度，并对其进行分析，得到高维度的选线样本，采用机器学习的主成分分析法对选线样本进行处理，选出故障线路，输出开出量，控制输出继电器开出。在本实施例中，针对微机选线保护的需要，所述交流输入变换模块包括多路电压输入端子、多路电流输入端子、电压互感器、电流互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小电流接地选线装置，其特征是，包括：交流输入变换模块，用于对输入模拟量信号进行隔离和变换，将变换后的模拟量信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于采集模拟量信号，并传输至CPU模块；开关量输入模块，用于采集开入量，并传输至CPU模块；CPU模块，用于将采集的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，输出开出量至开关量输出模块；开关量输出模块，用于接收CPU模块输出的开出量，控制外部设备开启和关闭。

【技术特征摘要】
1.一种小电流接地选线装置，其特征是，包括：交流输入变换模块，用于对输入模拟量信号进行隔离和变换，将变换后的模拟量信号传输至A/D转换模块；A/D转换模块，用于采集模拟量信号，并传输至CPU模块；开关量输入模块，用于采集开入量，并传输至CPU模块；CPU模块，用于将采集的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，输出开出量至开关量输出模块；开关量输出模块，用于接收CPU模块输出的开出量，控制外部设备开启和关闭。2.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是，所述交流输入变换模块包括多路电压输入端子、多路电流输入端子、电压互感器、电流互感器、线性隔离模块和变换模块，所述电压互感器与电压输入端子连接，用于采集模拟电流量，所述电流互感器与电流输入端子连接，用于采集模拟电压量；所述线性隔离模块的输入端与所述电压互感器、电流互感器连接，输出端与变换模块连接，模拟量经过线性隔离模块隔离、变换模块变换后，输入至A/D转换模块。3.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是，所述A/D转换模块包括至少四个与CPU模块连接的AD转换芯片。4.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是，所述开关量输入模块包括至少四个光电隔离芯片和至少两个缓冲器，通过光电隔离芯片采集多路开入量，并传输至缓冲器，经缓存器将多路开入量传输至CPU模块。5.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是，所述开关量输出模块包括依次连接的光电隔离器、驱动器和输出继电器，CPU模块的输出开出量经过光电模块隔离后，传输给驱动器，通过驱动器驱动输出继电器，输出继电器控制外部设备的开启和关闭。6.根据权利要求5所述的小电流接地选线装置，其特征是，所述开关量输出模块还包括启动控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：程西浩，王磊，付军强，梅文倩，宋杰，张淑英，陶乃绘，李海峰，谢继信，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济宁市任城区供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37