结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，本发明专利技术由沿线各检测点检测零序电流突变能量快速启动，记录并校验故障波形的可靠性；在集中式或分布式的控制模式下，根据故障区段上下游暂态零序电流波形相关性低和幅值差距大的特征，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，实现故障定位。该方法利用二维坐标，实现暂态零序电流波形相关性与幅值特征相结合，实现特征互补，扩大了故障点上下游暂态零序电流差异特征系数，进一步提高配电网小电流接地故障区段可识别度和定位准确度。

【技术实现步骤摘要】
结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法
本专利技术属于电气
，涉及一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，适用于小电流接地系统发生单相接地故障时快速故障定位。
技术介绍
目前，10kV及以下中低压配电网中性点广泛采用不接地或经消弧线圈接地方式运行。一方面，发生单相(小电流)接地故障时，故障信号微弱，不易检测，而单相接地故障发生频率高，加之配电网分支众多、负荷分布随机等原因，使的小电流接地故障定位成为配电网故障处理的一大技术难题；另一方面，大多数复杂或定位判据较多的故障定位算法对装置处理能力要求较高、误差增大，导致现场实用性变差。因此，寻找一种简单且可实现多信息结合的故障定位方法，对提高故障定位的速度和准确性具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，包括以下步骤：步骤1，各检测点检测零序电流突变能量作为启动条件；步骤2，校验故障波形的可靠性；步骤3，对零序电流信号进行滤波处理，提取特征频带内的暂态量，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；步骤4，以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，位于故障区段的两检测点之间的特征距离最大，由此可确定故障区段。本专利技术进一步的改进在于：所述步骤1的具体方法如下：步骤1-1，设置保护装置的启动判据：|i0(n)-i0(n-mT)|≥krel|i0(n-mT)|(1)式中，i0(n)为零序电流第n个采样点的瞬时值；i0(n-mT)为零序电流第n个采样点在m个工频周波T前所对应的瞬时值，m为两段求取突变量原始数据的周期间隔，突变量取相邻周期，故m取值为1；krel为可靠系数；步骤1-2，若在n个连续的采样点中有n-1个及以上采样点的幅值大于阈值，检测点启动记录故障信息并做下一步的处理，其中n>3；否则不启动，继续采样。所述步骤2的具体方法如下：校验故障录波数据可靠性判据为：|I0(t0+2T)-I0(t0+T)|-|I0(t0-2T)-I0(t0-T)|>kactIact(2)式中，I0(t0+2T)为t0后第二个周波零序电流的有效值，I0表示零序电流，t0表示某一起始时刻，kact为由用户设定的系数，Iact为不平衡电流阀值；kact和Iact是避免不平衡电流引起误启动的参数，Iact根据系统参数设定，kact根据用户需求设定；若式(2)满足，则确认故障发生，若不满足则返回，继续监测。根据故障区段上下游暂态零序电流波形相关性低和幅值差距大的特征：故障点上游暂态零序电流其值等于故障区段与母线之间的线路对地电容电流与除故障线路外系统的对地总电容电流之和；故障点下游暂态零序电流其值等于故障区段下游线路对地电容电流。所述步骤3的具体方法如下：相关系数ρmn按照式(3)计算：式中，im0(t)和in0(t)分别为相邻两个监测终端的暂态零序电流，t为采样序列；幅值按照式(4)计算：式中，I0k为暂态零序电流的幅值，为暂态零序电流的瞬时值。所述步骤4的具体方法如下：利用式(5)计算两相邻终端的故障特征距离dmn：其中，Im为表示m点处的暂态零序电流，In为表示n点处的暂态零序电流。设置门槛为1.3。一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位系统，包括：零序电流突变能量检测模块，用于检测检测零序电流突变能量，作为启动判据；波形校验模块，用于校验故障录波数据可靠性；零序电流信号处理模块，用于对零序电流信号进行滤波处理，提取特征频带内的暂态量，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；故障特征距离计算模块，用于以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，位于故障区段的两检测点之间的特征距离最大，由此可确定故障区段。一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：首先本专利技术由沿线各检测点检测零序电流突变能量快速启动，记录并校验故障波形的可靠性；在集中式或分布式的控制模式下，利用故障区段上下游暂态零序电流波形相关性低和幅值差距大的特征，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，实现故障定位。本专利技术仅利用暂态零序电流信号，且不受中性点接地方式影响；通过引入故障特征距离概念，实现波形相关性与幅值差异特征的有效互补结合，扩大了故障区段差异系数，提高利用暂态零序电流实现故障定位的准确度；其次，本专利技术利用数学坐标的方式，原理简单易实现，将多判据合并为统一判据，增加了可实施性和定位的可靠性。【附图说明】为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的故障定位方法的流程图；图2为本专利技术的故障点上下游零序电流波形图；图3为本专利技术m、n两点的故障特征距离的示意图，其中横坐标为暂态零序电流，纵坐标为相关系数；图4为本专利技术实施例带分支线路的配电线路图；图5为本专利技术实施例分布式故障定位实现流程图；图6为本专利技术实施例协同过程时序图。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，各检测点检测零序电流突变能量作为启动条件；/n步骤2，校验故障波形的可靠性；/n步骤3，对零序电流信号进行滤波处理，提取特征频带内的暂态量，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；/n步骤4，以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，位于故障区段的两检测点之间的特征距离最大，由此可确定故障区段。/n

【技术特征摘要】
1.一种结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，各检测点检测零序电流突变能量作为启动条件；
步骤2，校验故障波形的可靠性；
步骤3，对零序电流信号进行滤波处理，提取特征频带内的暂态量，两两计算相邻终端间暂态零序电流波形相关性和自身暂态零序电流的幅值；
步骤4，以暂态零序电流作为横轴，相关系数作为纵轴，建立二维坐标系，计算两相邻终端的故障特征距离，位于故障区段的两检测点之间的特征距离最大，由此可确定故障区段。


2.根据权利要求1所述的结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法如下：
步骤1-1，设置保护装置的启动判据：
|i0(n)-i0(n-mT)|≥krel|i0(n-mT)|(1)
式中，i0(n)为零序电流第n个采样点的瞬时值；i0(n-mT)为零序电流第n个采样点在m个工频周波T前所对应的瞬时值，m为两段求取突变量原始数据的周期间隔，突变量取相邻周期，故m取值为1；krel为可靠系数；
步骤1-2，若在n个连续的采样点中有n-1个及以上采样点的幅值大于阈值，检测点启动记录故障信息并做下一步的处理，其中n>3；否则不启动，继续采样。


3.根据权利要求1所述的结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤2的具体方法如下：
校验故障录波数据可靠性判据为：
|I0(t0+2T)-I0(t0+T)|-|I0(t0-2T)-I0(t0-T)|>kactIact(2)
式中，I0(t0+2T)为t0后第二个周波零序电流的有效值，I0表示零序电流，t0表示某一起始时刻，kact为由用户设定的系数，Iact为不平衡电流阀值；kact和Iact是避免不平衡电流引起误启动的参数，Iact根据系统参数设定，kact根据用户需求设定；
若式(2)满足，则确认故障发生，若不满足则返回，继续监测。


4.根据权利要求3所述的结合波形相关性与幅值特征的小电流接地故障定位方法，其特征在于，根据故障区段上下游暂态零序电流波形相关性低和幅值差距大的特征：故障点上游暂态零序电流其值等于故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾东强，肖万芳，王志勇，李宏川，赵宇，马法龙，刘岩，陈泽西，刘博文，傅哲，单超，李鸣镝，周杰，赵梦初，郭原湖，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11