一种配电网小电流接地故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网小电流接地故障定位方法及系统，方法包括以下步骤：步骤1：检测零模电流突变量，当零模电流突变量超越预设门槛时，启动录波，并记录故障发生时刻暂态零模电流数据；步骤2：就地对故障录波数据进行简化处理，提取零模电流特征轮廓；步骤3：从故障线路第一个区段开始作为待定区段，对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较，判定故障点所在线路区段。本发明专利技术将暂态零模电流录波数据简化处理后上传定位主站，可实现配电系统小电流接地故障的有效定位，并且有效减少数据传输与定位主站计算量，适用于中性点采用小电流接地方式的配电系统，解决了配电网小电流接地系统中发生单相接地时的故障定位问题。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网小电流接地故障定位方法及系统
本专利技术涉及一种配电网小电流接地故障定位方法及系统，属于配电网故障检测

技术介绍
我国6～35kV中压配电网多采用小电流接地方式，称为小电流接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流很小，因此称为小电流接地故障。由于故障信号微弱，小电流接地故障的检测、选线、定位都很困难。发生小电流接地故障后，系统三相电压依然对称，可以带故障运行一段时间，以提高供电可靠性。但是不能长时间带故障运行，现场普遍存在的间歇性弧光接地故障会产生较大的过电压，若系统长时间带故障运行，较大的过电压将可能危害绝缘，造成绝缘薄弱点闪络或击穿，引发两相接地短路故障，甚至更严重的故障，威胁电网安全运行。因此，及时找到接地故障位置并隔离，对保证配电网、配电设备安全稳定运行具有重要意义。传统利用稳态电气量的故障检测(选线、定位和测距)方法存在着故障量不突出、不稳定甚至不确定等问题，无法保证检测的可靠性和灵敏度。故障发生瞬间，故障点前后的暂态电气量有明显差异，且不受消弧线圈影响，可以作为小电流接地故障定位的依据。现有的利用暂态量定位方法，都是由现场终端将故障发生时的零模电流录波数据发送给主站处理，由于监测点多、录波数据文件大，存在加重主站通信与数据处理负担、并且数据容易丢失的问题。
技术实现思路
为了上述问题，本专利技术提出了一种配电网小电流接地故障定位方法及系统，能够实现配电系统小电流接地故障的有效定位，并且有效减少数据传输与定位主站计算量。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种配电网小电流接地故障定位方法，包括以下步骤：步骤1：检测零模电流突变量，当零模电流突变量超越预设门槛时，启动录波，并记录故障发生时刻暂态零模电流数据；步骤2：就地对故障录波数据进行简化处理，提取零模电流特征轮廓；步骤3：从故障线路第一个区段开始作为待定区段，对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较，判定故障点所在线路区段。作为本实施例一种可能的实现方式，所述提取零模电流特征轮廓的具体过程为：遍历录波数据，找到绝对值最大的数据点，即I0max＝max(|i0(n)|)其中，i0(n)表示暂态零模电流采样数据，I0max表示绝对值最大的数据点；以绝对值最大数据点作为基准，向前搜寻20个极值数据、向后搜寻40个极值数据，和绝对值最大数据点，组成一个长度为61个点的数据序列，即得到暂态零模电流录波数据的特征轮廓。作为本实施例一种可能的实现方式，所述极值的判断过程为：如果数据点为正值，当其大于前后相邻两个数据点时判定为极值；如果数据点为负值，当其小于前后相邻两个数据点时判定为极值。作为本实施例一种可能的实现方式，所述对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较过程为：计算两监测点零模电流特征轮廓差异值Ti0：其中，i0b(k)表示上游监测点特征轮廓序列，i0a(k)表示下游监测点特征轮廓序列，n代表特征轮廓序列数据点数，n＝61；如果Ti0>0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓不相似；如果Ti0≤0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓相似。作为本实施例一种可能的实现方式，所述判定故障点所在线路区段的过程为：1)判断待定区段是否存在下游监测点，如果不存在下游监测点，则判定该区段就是故障区段；如果待定区段存在下游监测点，则依次执行下述步骤；2)如果待定区段所有下游监测点都与上游监测点暂态零模电流轮廓不相似，则该区段判定为故障区段；3)如果待定区段下游监测点至少存在一个与上游监测点暂态零模电流特征轮廓相似，则该区段判定为健全区段；4)如果待定区段为健全区段，则选择特征轮廓比较值最小的下游监测点，做为下一个待定区段的起点。另一方面，本专利技术实施例提供的一种配电网小电流接地故障定位系统，包括：监测设备，用于检测各个监测点零模电流突变量，当零模电流突变量超越预设门槛时，启动录波，并记录故障发生时刻暂态零模电流数据；监测设备，还用于就地对故障录波数据进行简化处理，提取零模电流特征轮廓，并将轮廓数据上传定位主站；定位主站，用于接收监测设备上传的暂态零模电流特征轮廓数据，并从故障线路第一个区段开始作为待定区段，对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较，判定故障点所在线路区段。作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测设备提取零模电流特征轮廓的具体过程为：遍历录波数据，找到绝对值最大的数据点，即I0max＝max(|i0(n)|)其中，i0(n)表示暂态零模电流采样数据，I0max表示绝对值最大的数据点；以绝对值最大数据点作为基准，向前搜寻20个极值数据、向后搜寻40个极值数据，和绝对值最大数据点，组成一个长度为61个点的数据序列，即得到暂态零模电流录波数据的特征轮廓。作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测设备搜寻极值的过程为：如果数据点为正值，当其大于前后相邻两个数据点时判定为极值；如果数据点为负值，当其小于前后相邻两个数据点时判定为极值。作为本实施例一种可能的实现方式，所述定位主站对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较过程为：计算两监测点零模电流特征轮廓差异值Ti0：其中，i0b(k)表示上游监测点特征轮廓序列，i0a(k)表示下游监测点特征轮廓序列，n代表特征轮廓序列数据点数，n＝61；如果Ti0>0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓不相似；如果Ti0≤0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓相似。作为本实施例一种可能的实现方式，所述定位主站判定故障点所在线路区段的过程为：1)判断待定区段是否存在下游监测点，如果不存在下游监测点，则判定该区段就是故障区段；如果待定区段存在下游监测点，则依次执行下述步骤；2)如果待定区段所有下游监测点都与上游监测点暂态零模电流轮廓不相似，则该区段判定为故障区段；3)如果待定区段下游监测点至少存在一个与上游监测点暂态零模电流特征轮廓相似，则该区段判定为健全区段；4)如果待定区段为健全区段，则选择特征轮廓比较值最小的下游监测点，做为下一个待定区段的起点。本专利技术实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：本专利技术将暂态零模电流录波数据简化处理后上传定位主站，可实现配电系统小电流接地故障的有效定位，并且有效减少数据传输与定位主站计算量，适用于中性点采用小电流接地方式的配电系统，解决了配电网小电流接地系统中发生单相接地时的故障定位问题。本专利技术用故障点上游监测点与下游监测点暂态零模电流特征轮廓存在明显差异的特性，从故障线路首个区段开始，依次比较各区段两侧监测点暂态零模电流特征轮廓，按照故障点同侧暂态零模电流特征轮廓相似、故障点两侧暂态零模电流特征轮廓不相似的原则，判定故障点所在的线路区段。本专利技术解决了配电网单相接地故障的定位难题、有着广泛的实际应用价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，包括以下步骤：/n步骤1：检测零模电流突变量，当零模电流突变量超越预设门槛时，启动录波，并记录故障发生时刻暂态零模电流数据；/n步骤2：就地对故障录波数据进行简化处理，提取零模电流特征轮廓；/n步骤3：从故障线路第一个区段开始作为待定区段，对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较，判定故障点所在线路区段。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1：检测零模电流突变量，当零模电流突变量超越预设门槛时，启动录波，并记录故障发生时刻暂态零模电流数据；
步骤2：就地对故障录波数据进行简化处理，提取零模电流特征轮廓；
步骤3：从故障线路第一个区段开始作为待定区段，对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较，判定故障点所在线路区段。


2.根据权利要求1所述的一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，所述提取零模电流特征轮廓的具体过程为：
遍历录波数据，找到绝对值最大的数据点，即
I0max＝max(|i0(n)|)
其中，i0(n)表示暂态零模电流采样数据，I0max表示绝对值最大的数据点；
以绝对值最大数据点作为基准，向前搜寻20个极值数据、向后搜寻40个极值数据，和绝对值最大数据点，组成一个长度为61个点的数据序列，即得到暂态零模电流录波数据的特征轮廓。


3.根据权利要求2所述的一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，所述极值的判断过程为：如果数据点为正值，当其大于前后相邻两个数据点时判定为极值；如果数据点为负值，当其小于前后相邻两个数据点时判定为极值。


4.根据权利要求1所述的一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，所述对故障线路各监测点零模电流特征轮廓数据进行比较过程为：
计算两监测点零模电流特征轮廓差异值Ti0：



其中，i0b(k)表示上游监测点特征轮廓序列，i0a(k)表示下游监测点特征轮廓序列，n代表特征轮廓序列数据点数，n＝61；
如果Ti0>0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓不相似；如果Ti0≤0.5，则判定暂态零模电流特征轮廓相似。


5.根据权利要求4所述的一种配电网小电流接地故障定位方法，其特征是，所述判定故障点所在线路区段的过程为：
1)判断待定区段是否存在下游监测点，如果不存在下游监测点，则判定该区段就是故障区段；如果待定区段存在下游监测点，则依次执行下述步骤；
2)如果待定区段所有下游监测点都与上游监测点暂态零模电流轮廓不相似，则该区段判定为故障区段；
3)如果待定区段下游监测点至少存在一个与上游监测点暂态零模电流特征轮廓相似，则该区段判定为健全区段；
4)如果待定区段为健全区段，则选择特征轮廓比较值最小的下游监测点，做为下一个待定区段的起点。


6.一种配电网小电流接地故障定位系统，其特征是，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林利，孙勇，李立生，张世栋，刘合金，刘洋，苏国强，王峰，张鹏平，李帅，由新红，樊迪，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37