基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法技术

本发明专利技术公开了配电网故障检测技术领域的一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，旨在解决现有技术中配电网单相接地故障定位的传统算法局限性大、正确率低、检测元件安装要求高的技术问题。所述方法仅需实时采集配网三相电流的二次值即可完成单相接地故障判别，且能够适应不同的中性点接地方式及线路运行方式。所述方法实时计算每条线路三相电流突变量，当三相电流发生突变时，截取故障时刻后一个周波的三相电流突变波形来进行相电流故障特征量计算；通过计算得到的特征量对每条线路进行单独故障研判并给出相对权重；用神经网络大数据对每条下路的就地研判结果、相对权重和它们各自的特征量数据进行二次研判并给出最终的研判结果。

【技术实现步骤摘要】
基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法
本专利技术涉及一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，属于配电网故障检测

技术介绍
在整个电力系统中，配电是与用户直接相连的环节，两者之间联系紧密。因而确保配电网的可靠性，成为提高整个电力系统供电可靠性最重要的因素之一。单相接地故障是配网系统中最常见的故障。我国配网中性点广泛采用不接地和经消弧线圈接地两种非有效接地方式。当单相接地故障发生后，其故障电流很小，三相之间的线电压仍然对称且不影响正常供电，所以一般允许继续运行1～2h。之后，非故障相的相电压会逐渐升高到正常状态下的倍，有可能会继续发展成相间短路，进而威胁到配电系统的安全运行。配电网单相接地故障定位一直是难点问题，传统方法都有其局限性。其中，注入法受电压互感器(PotentialTransformer，PT)容量的限制，且在接地电阻较大时，注入的信号会被健全线路分流，从而影响判断；谐波法主要对零序电流的5次谐波进行分析，但由于实际故障发生时，故障电流的5次谐波含有量往往很小导致检测正确率不高；参数识别法对PT及电流互感器(Currenttransformer，CT)要求较高且需要零序电压信号接入，实际安装过程中往往不能保证安装的正确性，且暂态量算法还有待检验。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，以解决现有技术中配电网单相接地故障定位的传统算法局限性大、正确率低、检测元件安装要求高的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，包括如下步骤：提取配网线路的三相电流突变量；判断所述三相电流突变量是否满足稳态，如果所述三相电流突变量满足稳态，判断配网线路的三相电流是否发生突变，如果所述三相电流发生突变，确定故障发生时刻；记录故障发生时刻前的零序电流有效值，截取故障发生时刻后一个周波的三相电流突变波形；基于所述三相电流突变波形求取相电流故障特征量，所述相电流故障特征量包括：三相电流突变量有效值、突变量不平衡度、任意两相电流突变量之间的皮尔逊相关系数、任意两相电流突变量之间的巴氏距离。基于所述相电流故障特征量进行就地研判，获取配网线路中每条线路可能发生故障的相对权重；对所述相对权重进行二次研判，获取最终研判结果；基于最终研判结果、配网线路拓扑结构、零序电流有效值进行故障线路选线。进一步地，所述三相电流突变量的提取方法，包括：获取配网线路当前的三相电流和前一周波的三相电流；将当前的三相电流减去前一周波的三相电流，获取三相电流突变量。进一步地，配网线路当前的三相电流和前一周波的三相电流的获取方法，包括：利用数模转换器进行采样，采样频率不低于5kHz。进一步地，所述三相电流是否发生突变的判断方法，包括：叠加配网线路三相电流各相的相电流突变量；基于叠加结果判定所述三相电流是否发生突变。进一步地，所述三相电流发生突变的判定条件，包括：Δk1+Δk2+Δk3＞Kset0·ΔKmax；式中，Δk1、Δk2、Δk3为基于采样值获取的配网线路三相电流对应相的相电流突变量，Kset0为故障确认系数，ΔKmax为稳态下三相电流突变量的最大值。进一步地，所述故障发生时刻的确定方法，包括：确定三相电流发生突变时的周波区间；基于所述周波区间向前和向后各拓展不少于一个周波，作为故障发生时刻确定区间；在所述故障发生时刻确定区间内，顺序提取各采样时刻的相电流突变量，并将其与相电流突变量预设阈值进行比较；当连续n个采样时刻的相电流突变量均大于相电流突变量预设阈值时，确定所述连续n个采样时刻中的第一个采样时刻为故障发生时刻，其中n为预设常数。进一步地，所述相电流突变量预设阈值，其表达式如下：Kset1*IN；式中，Kset1为故障突变量占比系数，IN为突变发生前的三相电流有效值。进一步地，基于所述相电流故障特征量进行就地研判，获取配网线路中每条线路可能发生故障的相对权重，包括：基于所述三相电流突变量有效值、皮尔逊相关系数、巴氏距离，分别获取其最大值、中间值、最小值；判断三相电流突变量有效值的最大值ΔImax是否大于三相电流突变量有效值预设阈值Iset；如果ΔImax＞Iset，判断突变量不平衡度R是否大于突变量不平衡度预设阈值Rset，ΔImax是否大于制动参数C1与三相电流突变量有效值的中间值ΔImed的乘积；如果R＞Rset且ΔImax＞C1·ΔImed，判断皮尔逊相关系数的最小值ρmin是否小于－0.3，皮尔逊相关系数的最大值ρmax是否大于0.7，巴氏距离的最大值Bmax是否大于0.7，巴氏距离的最小值Bmin是否小于0.2；如果满足ρmin＜0.3且ρmax＞0.7，但不满足Bmax＞0.7且Bmin＜0.2，对应线路可能发生故障的相对权重如下：如果不满足ρmin＜0.3且ρmax＞0.7，但满足Bmax＞0.7且Bmin＜0.2，对应线路可能发生故障的相对权重如下：如果满足ρmin＜0.3且ρmax＞0.7，也满足Bmax＞0.7且Bmin＜0.2，对应线路可能发生故障的相对权重如下：式中，X为对应线路可能发生故障的相对权重，ρset为皮尔逊相关系数的差异确认阈值，Bset为巴氏距离的差异确认阈值。进一步地，对所述相对权重进行二次研判，获取最终研判结果，包括：对相对权重X与最终结果权重值XSET进行比较；如果X≥XSET，确定所述相对权重X为最终研判结果；如果X＜XSET，求取所有线路两两之间零序电流的皮尔逊相关系数和巴氏距离；将所有线路两两之间零序电流的皮尔逊相关系数和巴氏距离，以及对应线路可能发生故障的相对权重X输入预先训练好的神经网络，获取最终研判结果。进一步地，基于最终研判结果、配网线路拓扑结构、零序电流有效值进行故障线路选线，包括：基于最终研判结果和配网线路拓扑结构，确定故障区域；采用就地控制分闸或/和主站遥控的方式隔离故障区域，提取故障区域隔离后的零序电流有效值I0′N；判断I0′N是否小于零序电流故障占比系数Kset2与故障发生时刻前的零序电流有效值I0N的乘积；如果I0′N＜Kset2·I0N，判定故障复归。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术方法对配网线路二次三相电流进行采集，实时计算每条线路三相电流突变量，当三相电流发生突变时，截取故障时刻后一个周波的三相电流突变波形来进行相电流故障特征量计算；通过计算得到的特征量对每条线路进行单独故障研判并给出相对权重；用神经网络大数据对每条下路的就地研判结果、相对权重和它们各自的特征量数据进行二次研判并给出最终的研判结果。本专利技术方法无需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，包括如下步骤：/n提取配网线路的三相电流突变量；/n判断所述三相电流突变量是否满足稳态，如果所述三相电流突变量满足稳态，判断配网线路的三相电流是否发生突变，如果所述三相电流发生突变，确定故障发生时刻；/n记录故障发生时刻前的零序电流有效值，截取故障发生时刻后一个周波的三相电流突变波形；/n基于所述三相电流突变波形求取相电流故障特征量，所述相电流故障特征量包括：三相电流突变量有效值、突变量不平衡度、任意两相电流突变量之间的皮尔逊相关系数、任意两相电流突变量之间的巴氏距离。/n基于所述相电流故障特征量进行就地研判，获取配网线路中每条线路可能发生故障的相对权重；/n对所述相对权重进行二次研判，获取最终研判结果；/n基于最终研判结果、配网线路拓扑结构、零序电流有效值进行故障线路选线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，包括如下步骤：
提取配网线路的三相电流突变量；
判断所述三相电流突变量是否满足稳态，如果所述三相电流突变量满足稳态，判断配网线路的三相电流是否发生突变，如果所述三相电流发生突变，确定故障发生时刻；
记录故障发生时刻前的零序电流有效值，截取故障发生时刻后一个周波的三相电流突变波形；
基于所述三相电流突变波形求取相电流故障特征量，所述相电流故障特征量包括：三相电流突变量有效值、突变量不平衡度、任意两相电流突变量之间的皮尔逊相关系数、任意两相电流突变量之间的巴氏距离。
基于所述相电流故障特征量进行就地研判，获取配网线路中每条线路可能发生故障的相对权重；
对所述相对权重进行二次研判，获取最终研判结果；
基于最终研判结果、配网线路拓扑结构、零序电流有效值进行故障线路选线。


2.根据权利要求1所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，所述三相电流突变量的提取方法，包括：
获取配网线路当前的三相电流和前一周波的三相电流；
将当前的三相电流减去前一周波的三相电流，获取三相电流突变量。


3.根据权利要求2所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，配网线路当前的三相电流和前一周波的三相电流的获取方法，包括：利用数模转换器进行采样，采样频率不低于5kHz。


4.根据权利要求3所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，所述三相电流是否发生突变的判断方法，包括：
叠加配网线路三相电流各相的相电流突变量；
基于叠加结果判定所述三相电流是否发生突变。


5.根据权利要求4所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，所述三相电流发生突变的判定条件，包括：
Δk1+Δk2+Δk3＞Kset0·ΔKmax；
式中，Δk1、Δk2、Δk3为基于采样值获取的配网线路三相电流对应相的相电流突变量，Kset0为故障确认系数，ΔKmax为稳态下三相电流突变量的最大值。


6.根据权利要求3所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，所述故障发生时刻的确定方法，包括：
确定三相电流发生突变时的周波区间；
基于所述周波区间向前和向后各拓展不少于一个周波，作为故障发生时刻确定区间；
在所述故障发生时刻确定区间内，顺序提取各采样时刻的相电流突变量，并将其与相电流突变量预设阈值进行比较；
当连续n个采样时刻的相电流突变量均大于相电流突变量预设阈值时，确定所述连续n个采样时刻中的第一个采样时刻为故障发生时刻，其中n为预设常数。


7.根据权利要求6所述的基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法，其特征是，所述相电流突变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆凡，蔡月明，孙建东，刘明祥，张弛，余鲲，王佳，幸玲，樊轶，刘遐龄，高煜钦，邹航，
申请(专利权)人：国电南瑞南京控制系统有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32