通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法，其采用三组相互通讯的功能单元构成，包括有用于线路零序电流监测的若干零序电流测量单元，还包括有零序电压测量单元与故障定位单元。由此，可针对故障持续期间的分时暂态特征识别和提取。同时，利用多个分时特征进行综合判断，正确率高。

Device and method of improving ground fault identification by transient characteristics of fault duration

【技术实现步骤摘要】
通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法
本专利技术涉及一种电力系统用故障识别装置及方法，尤其涉及一种通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法。
技术介绍
配电线路分支多，线路长，拓扑复杂。一当出现接地故障时，必须尽快隔离和排除故障，否则会严重影响供电质量和效率，甚至带来供电安全的问题。为了能尽快隔离和排除故障，又不造成大面积的停电，就需要对故障进行准确的定位。暂态特征和稳态特征相比具有特征更加明显，不受消弧线圈补偿的影响等特点，故基于故障发生时的暂态特征进行接地故障的选线定位是最为常见的方法。目前常用的方法就是通过监测零序电压或零序电流的特征突变，得到故障发生时刻的初始暂态特征，并基于该特征采用各类算法完成接地故障选线定位。但初始时刻的暂态特征因为故障发生时刻的故障角度接近零度或初始时刻的接地电阻阻值较大等因素，造成初始暂态特征不明显，此时的选线定位算法准确度也会受到较大影响，无法正确确定故障发生的区段。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置及方法。本专利技术的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：采用三组相互通讯的功能单元构成，包括有用于线路零序电流监测的若干零序电流测量单元，所述零序电流测量单元安装于配电线路上，监测零序电流并录波存储或缓存于本地，能够响应判决单元发起的录波召测命令，将指定时间的录波波形上送给故障定位单元；还包括有零序电压测量单元，所述零序电压测量单元用于监测零序电压，其实时监测PT侧二次开口三角电压，并根据零序电压的变化判断是否发生了接地故障；还包括有故障定位单元，所述故障定位单元，根据零序电压和零序电流波形，通过算法对零序电流的判断，最终生成单相接地故障报警和故障定位结果。进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其中，所述零序电压测量单元包括有单元盒体，所述单元盒体内设置有暂态特征提取分析模块，所述暂态特征提取分析模块上设置有通讯接口，所述通讯接口与故障定位单元通讯连接，所述暂态特征提取分析模块的输入端连接有数模转换模块，所述数模转换模块上连接有时钟模块，所述时钟模块、暂态特征提取分析模块的供能端口上连接有电源模块。更进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其中，所述暂态特征提取分析模块，执行暂态特征时刻辨析识别过程，记录满足条件的暂态特征时刻和其对应波形，适合运行在低功耗微处理器平台上，选用恩智浦公司的LPC557X芯片或是德州仪器公司的MSP430芯片；所述数模转换模块为16位低功耗模数转换芯片，选用美国ADI公司的16位低功耗模数转换芯片AD7656及辅助电路构成；所述暂态特征分析模块将各暂态特征时刻点上送到故障定位单元，二者之间的通信接口通过有线网口/串口/USB通信，或是通过无线例如无线公网等通信；所述时钟模块为ublox公司的neon-M8模块；所述电源模块为上海明纬电气有限公司的HDR60-5模块为主搭建。更进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其中，所述零序电流测量单元包括有单元盒体，所述单元盒体内设置有CT铁芯，所述CT铁芯的输入端连接有数模转换模块，所述CT铁芯的输出端连接有存储模块，所述数模转换模块的输入端连接有时钟模块，所述存储模块的输入端连接有微控制模块，所述时钟模块、微控制模块上连接有电源模块。更进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其中，所述CT铁芯对于电缆线路使用零序CT，对于架空线路使用三相电流CT，然后再合成为零序电流；所述数模转换模块为16位低功耗模数转换芯片，选用美国ADI公司的16位低功耗模数转换芯片AD7656及辅助电路构成；所述存储模块为外置的flash或是LPDDR；所述微控制模块微控制模块控制其他模块实现波形采集，波形合成，波形存储功能，采用恩智浦公司的LPC557X芯片或是德州仪器公司的MSP430芯片；所述零序电流测量单元与故障定位模块之间的通信接口通过有线网口/串口/USB通信，或是通过无线公网等通信；所述时钟模块为ublox公司的neon-M8模块；所述电源模块选用TI公司的电源管理芯片TPS65043加上辅助电路构成。再进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其中，所述故障定位单元为MCU、DSP的双芯片架构，选用美国ADI公司的ADUCM4050MCU、ADSP2111DSP；或是，意法半导体公司的STM32H7芯片。通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，通过零序电压测量单元，实时监测PT侧二次开口三角电压获得的零序电压，并根据零序电压的变化判断系统是否发生单相接地故障，从而判断接地故障的初始时刻；在故障持续期间，继续判断是否有新的暂态特征时刻，并把这些时刻、时间点和录波波形发送给故障定位单元；步骤二，通过零序电流测量单元，实时监测每条出线的零序电流，并缓存或缓存于本地；故障定位单元把接受到所有暂态时刻下发到各零序电流测量单元，各零序测量单元上送这些时刻点的录波波形；步骤三，故障定位单元接收来自各个零序电流测量单元所有下发暂态时刻点的零序电流波形，综合所有暂态特征，最后输出正确的选线定位结果。进一步地，上述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的方法，其中，所述步骤一中，采用监测单元实时监测PT二次侧开口三角电压，获得的零序电压，零序电压初始暂态的判断采用幅度突变的算法，如果当前采样点的幅度满足abs(v(n)-v(n-N))≥TH_V，并且连续M个点满足条件，则认为该采样点所在的时刻点为暂态特征所在的时刻点，记为t0,初始暂态幅值记为v0，该时刻零压幅值与前一个周波同一采样点零压幅值的差值记为delta_v0，其中abs表示取绝对值，n为第n个采样点，N为一个周波的采样点数,TH_V为预设门限，默认为15V，范围在2至35之间，M为整数，默认为3，取值范围为1至N/4，在故障持续期，继续监测零序电压幅值，计算一个新的序列dv(n)＝v(n)-v(n-N2),当发现某采样点的dv(n)满足如下：1)dv(n)≥TH_V1和2)dv(n)在dv(n-N3)至dv(n+N3)采样范围内为最大值，则记录dv(n)对应的时刻点为故障持续期间的暂态特征所在时刻，第n次满足条件的时刻记为tn，其中abs表示绝对值，N2默认为2，取值范围为2至N/4,TH_V1为默认门限设定为线路线电压二次值乘上一个比例系数alpha,该比例系数alpha范围在0.1至1之间，默认取0.3，N3默认等于N/8,范围在4至N/2。再进一步地，上述的，其中，所述步骤三中，故障定位单元在接收到所有暂态特征时刻点所有的零序电流数据和零序电压数据后，利用分时的不同暂态时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：采用三组相互通讯的功能单元构成，包括有用于线路零序电流监测的若干零序电流测量单元，所述零序电流测量单元安装于配电线路上，监测零序电流并录波存储或缓存于本地，能够响应判决单元发起的录波召测命令，将指定时间的录波波形上送给故障定位单元；/n还包括有零序电压测量单元，所述零序电压测量单元用于监测零序电压，其实时监测PT侧二次开口三角电压，并根据零序电压的变化判断是否发生了接地故障；/n还包括有故障定位单元，所述故障定位单元，根据零序电压和零序电流波形，通过算法对零序电流的判断，最终生成单相接地故障报警和故障定位结果。/n

【技术特征摘要】
1.通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：采用三组相互通讯的功能单元构成，包括有用于线路零序电流监测的若干零序电流测量单元，所述零序电流测量单元安装于配电线路上，监测零序电流并录波存储或缓存于本地，能够响应判决单元发起的录波召测命令，将指定时间的录波波形上送给故障定位单元；
还包括有零序电压测量单元，所述零序电压测量单元用于监测零序电压，其实时监测PT侧二次开口三角电压，并根据零序电压的变化判断是否发生了接地故障；
还包括有故障定位单元，所述故障定位单元，根据零序电压和零序电流波形，通过算法对零序电流的判断，最终生成单相接地故障报警和故障定位结果。


2.根据权利要求1所述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：所述零序电压测量单元包括有单元盒体，所述单元盒体内设置有暂态特征提取分析模块，
所述暂态特征提取分析模块上设置有通讯接口，所述通讯接口与故障定位单元通讯连接，
所述暂态特征提取分析模块的输入端连接有数模转换模块，
所述数模转换模块上连接有时钟模块，
所述时钟模块、暂态特征提取分析模块的供能端口上连接有电源模块。


3.根据权利要求2所述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：
所述暂态特征提取分析模块，执行暂态特征时刻辨析识别过程，记录满足条件的暂态特征时刻和其对应波形，适合运行在低功耗微处理器平台上，选用恩智浦公司的LPC557X芯片或是德州仪器公司的MSP430芯片；
所述数模转换模块为16位低功耗模数转换芯片，选用美国ADI公司的16位低功耗模数转换芯片AD7656及辅助电路构成；
所述暂态特征分析模块将各暂态特征时刻点上送到故障定位单元，二者之间的通信接口通过有线网口/串口/USB通信，或是通过无线例如无线公网等通信；
所述时钟模块为ublox公司的neon-M8模块；
所述电源模块为上海明纬电气有限公司的HDR60-5模块为主搭建。


4.根据权利要求1所述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：所述零序电流测量单元包括有单元盒体，所述单元盒体内设置有CT铁芯，
所述CT铁芯的输入端连接有数模转换模块，
所述CT铁芯的输出端连接有存储模块，
所述数模转换模块的输入端连接有时钟模块，
所述存储模块的输入端连接有微控制模块，
所述时钟模块、微控制模块上连接有电源模块。


5.根据权利要求4所述的通过故障持续期暂态特征提高接地故障识别的装置，其特征在于：所述CT铁芯对于电缆线路使用零序CT，对于架空线路使用三相电流CT，然后再合成为零序电流；
所述数模转换模块为16位低功耗模数转换芯片，选用美国ADI公司的16位低功耗模数转换芯片AD7656及辅助电路构成；
所述存储模块为外置的flash或是LPDDR；
所述微控制模块微控制模块控制其他模块实现波形采集，波形合成，波形存储功能，采用恩智浦公司的LPC557X芯片或是德州仪器公司的MSP430芯片；
所述零序电流测量单元与故障定位模块之间的通信接口通过有线网口/串口/USB通信，或是通过无线公网等通信；
所述时钟模块为ublox公司的neon-M8模块；
所述电源模块选用TI公司的电源管理芯片TPS65043加上辅助电...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦贺，侯乃乾，刘宏伟，张建华，李岩林，侯文，王守礼，梁祖辉，刘彤，李滨，田玉芳，单媛媛，倪丽，孙忠凯，陈卯，李业锋，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司枣庄供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37