一种电力系统的接地故障检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电力系统的接地故障检测方法，由微控制器执行，所述电力系统的接地故障检测方法包括：接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；接受零序电压采集模块所实时采集的电力系统的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障；当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻。本发明专利技术还公开了相应的装置，实施本发明专利技术，能有效判断电力系统是否发生接地故障，并在发生了接地故障时，精确地获取故障发生时刻，极大地降低故障点定位的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统的接地故障检测方法和装置
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种电力系统的接地故障检测方法和装置。
技术介绍
随着国家经济的高速发展，电力系统的规模也在日益壮大，网络结构变得越来越复杂，并且用户对供电的稳定性要求也越来越高，因此需要对电力系统不断加强和升级，避免在系统运行过程中发生故障，即使发生故障，也要在故障发生后迅速、准确的找到故障发生的位置，进而迅速排除故障，确保电力系统的安全运行，将损失降到最小。目前配电网接地故障检测方法主要依靠零序电压信号和零序电流信号。根据检测到的变电站母线处的零序电压信号判断接地故障是否发生，并根据三相电流矢量合成后得到的零序电流进行接地故障点定位。要实现接地故障点的准确定位，则要求对故障发生时刻点的检测精度要达到数μs级。然而，在实施本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术至少存在如下问题：目前常规使用的配电网用暂态录波型故障指示器，三相传感器之间采用相互校正法进行对时，时间精度为100μs级，该精度等级难以满足高阻接地的故障检测及故障定位要求。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种电力系统的接地故障检测方法和装置，能有效判断电力系统是否发生接地故障，并在发生了接地故障时，精确地获取故障发生时刻，极大地降低故障点定位的难度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种电力系统的接地故障检测方法，由微控制器执行，所述电力系统的接地故障检测方法包括：接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；接受零序电压采集模块所实时采集的电力系统的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障；当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻。作为上述方案的改进，所述接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳，具体包括：获取外部有源晶振的时钟信号；对所述时钟信号进行一次时钟分频，并将一次时钟分频后的时钟信号作为实时时钟芯片的时钟源，以生成秒级时间信号；将一次时钟分频后的时钟信号进行二次时钟分频，得到1Hz时钟信号；利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号；对所述校准后的1Hz时钟信号进行计数，生成亚秒级时间信号；根据所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号，得到所述高精度时间戳。作为上述方案的改进，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障，具体包括：计算所述零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标；判断所述零序电压幅值指标是否超过第一预设阈值并持续第一预设时长；当所述零序电压幅值指标超过第一预设阈值并持续第一预设时长时，判定所述电力系统发生接地故障。作为上述方案的改进，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障，具体包括：获取所述零序电压数据的当前周波往前N个周波的基波的有效值，作为第一基波有效值集合；获取所述零序电压数据的当前周波往前第N+1个周波的基波的有效值，作为第二基波有效值；根据所述第一基波有效值集合和所述第二基波有效值，通过以下计算公式计算长期性电压变化指标：U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|UN-U0|；其中，U1、U2...UN为所述第一基波有效值集合，U0为所述第二基波有效值，N≥1；判断所述长期性电压变化指标是否超过第预设二阈值；当所述长期性电压变化指标超过第二预设阈值时，判定所述电力系统发生接地故障。作为上述方案的改进，所述当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻，具体包括：计算所述零序电压数据的当前周波中每一电压采样点xi与上一周波中对应的电压采样点yi的差值，作为电压采样点增量；根据所述电压采样点增量，通过以下计算公式计算时性突变指标：其中，Δxi为所述电压采样点增量，M为周波中的电压采样点个数；当判断所述时性突变指标超过第三预设阈值，且首次存在连续预设数量的电压采样点增量的绝对值均超过第四预设阈值时，确定所述预设数量的电压采样点增量中第一个电压采样点增量的电压采样点xi的采样时刻为所述故障发生时刻。作为上述方案的改进，所述电力系统的接地故障检测方法还包括：在得到所述电力系统的故障发生时刻之后，将所述电力系统的故障发生时刻发送至通信模块，以使所述通信模块将所述电力系统的故障发生时刻上报至后台。本专利技术实施例还提供了一种电力系统的接地故障检测装置，包括微控制器、GPS授时模块和零序电压采集模块；其中，所述微控制器分别连接所述GPS授时模块和所述零序电压采集模块；所述微处理器执行如上述权利要求1～5任一项所述的电力系统的接地故障检测方法。作为上述方案的改进，所述电力系统的接地故障检测装置还包括通信模块；所述通信模块与所述微控制器连接；所述通信模块用于在得到所述电力系统的故障发生时刻之后，接受所述为控制器发送的所述电力系统的故障发生时刻，并将所述电力系统的故障发生时刻上报至后台。作为上述方案的改进，所述电力系统的接地故障检测装置还包括电源模块，所述电源电路分别连接所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块；所述电源电路用于为所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块供电。作为上述方案的改进，所述电力系统的接地故障检测装置还包括数据存储模块；所述数据存储模块与所述微控制器连接。与现有技术相比，本专利技术公开的电力系统的接地故障检测方法和装置，由微控制器接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳。同时，所述微控制器接受零序电压采集模块所实时采集的电力系统的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障；当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻。通过获取到精确的故障发生时刻，从而在进行故障点定位的过程中，能够极大地降低故障点定位的难度，有利于及时准确地排查和解决电力系统发生的故障，提高电力系统的安全稳定运行。附图说明图1是本专利技术实施例一中一种电力系统的接地故障检测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一中步骤S1的流程示意图；图3是本专利技术实施例一中一种优选实施方式下步骤S1的流程示意图；图4是本专利技术实施例一中一种实施方式下步骤S3的流程示意图；图5是本专利技术实施例一中另一种实施方式下步骤S3的流程示意图；图6是本专利技术实施例一中步骤S4的流程示意图；图7是本专利技术实施例二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统的接地故障检测方法，其特征在于，由微控制器执行，所述电力系统的接地故障检测方法包括：/n接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；/n接受零序电压采集模块所实时采集的电力系统的零序电压数据；/n根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障；/n当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的接地故障检测方法，其特征在于，由微控制器执行，所述电力系统的接地故障检测方法包括：
接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；
接受零序电压采集模块所实时采集的电力系统的零序电压数据；
根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障；
当所述电力系统发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力系统的故障发生时刻。


2.如权利要求1所述的电力系统的接地故障检测方法，其特征在于，所述接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳，具体包括：
获取外部有源晶振的时钟信号；
对所述时钟信号进行一次时钟分频，并将一次时钟分频后的时钟信号作为实时时钟芯片的时钟源，以生成秒级时间信号；
将一次时钟分频后的时钟信号进行二次时钟分频，得到1Hz时钟信号；
利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号；
对所述校准后的1Hz时钟信号进行计数，生成亚秒级时间信号；
根据所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号，得到所述高精度时间戳。


3.如权利要求1所述的电力系统的接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障，具体包括：
计算所述零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标；
判断所述零序电压幅值指标是否超过第一预设阈值并持续第一预设时长；
当所述零序电压幅值指标超过第一预设阈值并持续第一预设时长时，判定所述电力系统发生接地故障。


4.如权利要求1所述的电力系统的接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力系统是否发生接地故障，具体包括：
获取所述零序电压数据的当前周波往前N个周波的基波的有效值，作为第一基波有效值集合；
获取所述零序电压数据的当前周波往前第N+1个周波的基波的有效值，作为第二基波有效值；
根据所述第一基波有效值集合和所述第二基波有效值，通过以下计算公式计算长期性电压变化指标：
U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|UN-U0|；
其中，U1、U2...UN为所述第一基波有效值集合，U0为所述第二基波有...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹林，刘旭，杨宇轩，王颂，李锐海，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44