一种异步采样的低压配电线路差分电压获取方法技术

一种异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，属于电气工程测量技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，下游监测点监测当前周波畸变系数；步骤b，周波畸变系数是否越限，如果越限执行步骤c；步骤c，下游监测点发出录波命令并启动本地录波；步骤d，上游监测点启动本地录波；步骤e，录波数据上传；步骤f，以周波为单位进行相位对齐；步骤g，得到低压配电线路的差分电压。在本异步采样的低压配电线路差分电压获取方法中，通过对上下游监测点电压进行相位对齐，实现了异步采样方式的差分电压信号获取，对上下游监测点无数据同步采样要求，对数据通信延时要求低，因而具有低成本优势，同时具有重要的工程应用价值。时具有重要的工程应用价值。时具有重要的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种异步采样的低压配电线路差分电压获取方法


[0001]一种异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，属于电气工程测量


技术介绍

[0002]低压配电系统中，由电气线路引发的火灾占每年电气火灾的50％以上，在电气线路引发的火灾中，低压配电线路中的端子松脱、绝缘破损及导体损伤引发的串联电弧故障是目前最难检测的线路故障之一。串联电弧故障发生时，其故障电流要小于线路负荷电流，常规线路保护装置(断路器、剩余电流保护器)无法对其进行保护，从波形特征来看，串联电弧故障电流与非线性负荷的负荷电流区分困难。
[0003]目前，针对低压配电线路中串联电弧故障的检测方法分为两大类：
[0004](1)基于故障电流特征的检测方法。此类方法的基本思想是认为线路中发生串联电弧故障时，故障电流会出现“零休”、高频谐波、电流变化率变大的典型故障特征，但是这些特征对于线性负载来说是适用的。随着电力电子设备的普及，非线性负载(如计算机(开关电源)、微波炉(磁控管)、吸尘器(串激电机)等)的数量逐渐增多，这些非线性负载正常的负荷电流也可出现“零休”、高频谐波、电流变化率变大等特征，因此利用电流的“零休”、高频谐波、电流变化率变大等特征检测串联电弧故障容易出现对故障的误判。
[0005](2)基于故障电压特征的检测方法。在本类方法中，目前普遍采用的方法及各自的缺陷如下：1)文献“负载端电弧故障电压检测与形态小波辨识”和文献“基于EMD和ELM的低压电弧故障识别方法的研究”，两种方法本质上利用了故障点电弧电压起弧断相角对负荷端电压造成的波形畸变进行故障检测，该特征会受到负荷类型和线路参数的影响，且难以与正常电压畸变进行区分。2)文献“采用负载端电压预测串联故障电弧”的实际检测效果取决于训练用负荷的类型数量。3)文献“基于负载端电压分析的串联故障电弧检测方法”认为故障发生时负荷端相邻周波电压波形具有较大的差异性，而实际故障时负荷端故障电压周波也可具有很高的相似性，该方法准确性不高。
[0006]串联电弧故障发生时，电弧的燃弧电压在10～20V，由于负荷的等效阻抗远大于线路阻抗，因此故障电压特征主要反映在故障点后的负荷侧电压上，但是，由于故障电弧电压不到20V，因此该故障信息在负荷侧的电压占比也不到10％，因此基于负荷侧故障电压特征的检测方法灵敏度较低。
[0007]区别于以上两类串联电弧故障的检测方法，申请号为202110457409.6，专利技术创造名称为“一种用于低压配电网的串联电弧检测方法”的中国专利中公开了另外一种技术方案，该方法的基本原理是对线路的上、下游监测点对同一个周波信号进行同步采样后再进行差分运算，通过识别差分电压是否具有故障电弧电压的特征来识别线路是否存在串联电弧故障。
[0008]该方法的优点在于：从检测灵敏度的角度看，若待监测线路发生串联电弧故障，则差分电压的主要成分即电弧电压，因此该方法具有最高的检测灵敏度，此外，相比电流方法，识别故障电弧电压的方法基本不受负荷类型的影响，因此与其它方法相比，该方法有独
有技术优势。
[0009]然而该方法在具体实施时存在如下缺陷：该方法要求待监测线路的双端监测点具备对数据的同步采样能力。在电力系统在线监测应用中，使2个或多个监测设备具备对数据的同步采样条件是一个比较苛刻的条件，该条件会使得设备的成本明显变高，因此仅适用于少数场合。如在110kV以上的输电线路的双端行波测距应用即使用GPS(或北斗)实现了线路双端监测点的时间同步，进而实现了数据的同步采集；到了10kV为主的中压配电线路，由于中压配电网分支众多，受到成本因素限制，GPS(或北斗的同步方式已经难以开展大面积应用；对380V的低压配电网来说，其成本问题则直接关乎到装置是否具备实际可行性，因此在低压配电网中对监测设备进行同步数据采集使用价值有限。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过对上下游监测点电压进行相位对齐，实现了异步采样方式的差分电压信号获取，对上下游监测点无数据同步采样要求，对数据通信延时要求低，因而具有低成本优势，同时具有重要工程应用价值的异步采样的低压配电线路差分电压获取方法。
[0011]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，包括设置在低压配电线路上游和监测点，其特征在于：包括如下步骤：
[0012]步骤a，低压配电线路中下游监测点监测当前电压周波的畸变系数；
[0013]步骤b，下游监测点判断当前周波畸变系数是否越限，如果越限，执行步骤c，如果未越限，返回步骤a；
[0014]步骤c，下游监测点向上游监测点发出录波命令，下游监测点同时启动本地录波；
[0015]步骤d，上游监测点在接收到下游监测点的录波命令后，启动本地录波；
[0016]步骤e，录波完成后，上游监测点和下游监测点分别将各自的录波数据上传至计算节点，或下游监测点将其录波数据上传至上游监测点；
[0017]步骤f，计算节点或上游监测点将上游监测点和下游监测点的录波数据以周波为单位进行相位对齐，根据计算得到的移位个数，下游监测点的录波数据向上游监测点的录波数据移位，得到下游监测点在相位对齐后的电压；
[0018]步骤g，得到低压配电线路的差分电压。
[0019]优选的，在所述的步骤f之后，对所述的位移个数进行相位补偿。
[0020]优选的，在执行所述的步骤f时，具体包括如下步骤：
[0021]步骤f
‑
1，以周波为单位，获取上游监测点电压和获取下游监测点电压的频域相量；
[0022]步骤f
‑
2，计算上游监测点电压和下游监测点电压工频成分的初相角差；
[0023]步骤f
‑
3，计算下游监测点电压向上游监测点电压对齐的移位个数；
[0024]步骤f
‑
4，下游监测点电压根据移位个数循环消除相位差，得到下游监测点在相位对齐后的电压。
[0025]优选的，在所述的步骤f
‑
1中，上游监测点电压和获取下游监测点电压的频域相量分别为：
[0026][0027]其中，u
M
(n)为上游监测点电压的时域离散表达方式，u
M
(n)为下游监测点电压的时域离散表达方式，a、b分别为u
M
(n)工频成分的实部和虚部，c、d分别为u
N
(n)工频成分的实部和虚部。
[0028]优选的，在所述的步骤f
‑
2中，上游监测点电压和下游监测点电压工频成分的初相角差为
[0029]Δθ＝[arctan(b/a)
‑
arctan(d/c)][0030]其中，a、b分别为u
M
(t)工频成分的实部和虚部，c、d分别为u
N
(t)工频成分的实部和虚部。
[0031]优选的，在所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，包括设置在低压配电线路上游的监测点，其特征在于：包括如下步骤：步骤a，低压配电线路中下游监测点监测当前电压周波的畸变系数；步骤b，下游监测点判断当前周波畸变系数是否越限，如果越限，执行步骤c，如果未越限，返回步骤a；步骤c，下游监测点向上游监测点发出录波命令，下游监测点同时启动本地录波；步骤d，上游监测点在接收到下游监测点的录波命令后，启动本地录波；步骤e，录波完成后，上游监测点和下游监测点分别将各自的录波数据上传至计算节点，或下游监测点将其录波数据上传至上游监测点；步骤f，计算节点或上游监测点将上游监测点和下游监测点的录波数据以周波为单位进行相位对齐，根据计算得到的移位个数，下游监测点的录波数据向上游监测点的录波数据移位，得到下游监测点在相位对齐后的电压；步骤g，得到低压配电线路的差分电压。2.根据权利要求1所述的异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，其特征在于：在所述的步骤f之后，对所述的位移个数进行相位补偿。3.根据权利要求1所述的异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，其特征在于：在执行所述的步骤f时，具体包括如下步骤：步骤f
‑
1，以周波为单位，获取上游监测点电压和获取下游监测点电压的频域相量；步骤f
‑
2，计算上游监测点电压和下游监测点电压工频成分的初相角差；步骤f
‑
3，计算下游监测点电压向上游监测点电压对齐的移位个数；步骤f
‑
4，下游监测点电压根据移位个数循环消除相位差，得到下游监测点在相位对齐后的电压。4.根据权利要求3所述的异步采样的低压配电线路差分电压获取方法，其特征在于：在所述的步骤f
‑
1中，上游监测点电压和获取下游监测点电压的频域相量分别为：其中，u
M
(n)为上游监测点电压的时域离散表达方式，u
M
(n)为下游监测点电压的时域离散表达方式，a、b分别为u
M
(n)工频成分的实部和虚部，c、d分别为u
N
(n)工频成分的实部和虚部。5.根据权利要求3所述的异步采样的低压配电线路差分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，徐丙垠，孙中玉，王敬华，邹国锋，陈羽，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：