專利名稱：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障診斷技術(shù)，特別是涉及一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法。
背景技術(shù)：
近年來，高壓輸電線路的故障測距研究工作取得了較大發(fā)展，已研制出的測距裝置并在全國電網(wǎng)得到了推廣使用，取得了良好效果。但是，小電流接地系統(tǒng)相對于高壓輸電網(wǎng)而言，分支線路較多、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)復雜、易受過渡電阻等的影響，且小電流接地系統(tǒng)輸電距離較短，尚無法實現(xiàn)高精度的故障定位。目前，申請?zhí)?00910094432. 2，名稱為“利用S變換能量相對熵的配電網(wǎng)故障選線方法”的中國專利申請中，根據(jù)小電流接地系統(tǒng)中各分支線路零序電流在所有頻率點fn的暫態(tài)能量Wi n以及小電流接地系統(tǒng)所有線路的暫態(tài)能量和\，將暫態(tài)能量最大時對應的頻率點fk作為小電流接地系統(tǒng)的特征頻率，獲取每條分支線路的綜合相對熵值；選取綜合相對熵值中最大的三個值，按從大到小的順序依次為Ma、Mb、Mc ；當滿足Ma > Mb+Mc吋，Ma對應的分支線路為故障線路，否則，判為母線故障。因此，該發(fā)明雖然可以判定小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的分支線路，卻無法確定分支線路上単相接地故障點的具體位置。由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒有ー種方法用于確定小電流接地系統(tǒng)中分支線路上単相接地故障點的具體位置，檢測精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種檢測精度較高的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為—種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，包括如下步驟步驟I、當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生単相接地故障時，根據(jù)一整條饋線上各檢測裝置或各饋線自動化終端記錄的単相接地故障時刻前ー個周期與后ー個周期的零模電流信號，獲取零模電流純故障分量信號。步驟2、根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端的零模電流純故障分量信號，提取各檢測裝置或各饋線自動化終端的暫態(tài)零模電流純故障分量后，對暫態(tài)零模電流純故障分量進行S變換，得到各檢測裝置或各饋線自動化終端對應的S變換模矩陣。步驟3、根據(jù)各S變換模矩陣，依次獲取其對應的各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量、各檢測裝置或各饋線自動化終端的特征頻率序列、一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和；根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量與一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和之比，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重。
步驟4、在一整條饋線上，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端對應于其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值。步驟5、將任意兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，將比較值最大的兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端之間的區(qū)段作為可能故障區(qū)段；在多重組合中，出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段即為故障區(qū)段。綜上所述，小電流接地系統(tǒng)中，一整條饋線為一條分支線路，在每條分支線路上間隔裝設(shè)若干個檢測裝置或饋線自動化終端。本發(fā)明所述小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法中，當一條饋線發(fā)生單相接地故障時，根據(jù)各檢測裝置或饋線自動化終端的記錄獲取暫態(tài)零模電流純故障分量信號；通過暫態(tài)零模電流純故障分量信號的S變換，獲得該條饋線上各檢測裝置或饋線自動化終端對應的S變換模矩陣；進而，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重、各檢測裝置或饋線自動化終端對應于該饋線上其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值；通過饋線上任兩個相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，確定可能故障區(qū)段；最后，將出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段確定為故障區(qū)段。由此可見，本發(fā)明的檢測精度較高。


圖I為本發(fā)明所述小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法的總體流程示意圖。圖2為本發(fā)明所述步驟2的具體流程示意圖。圖3為本發(fā)明所述步驟3中獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重的流程示意圖。圖4為本發(fā)明所述步驟5的具體流程示意圖。圖5為本發(fā)明實施例所述小電流接地系統(tǒng)架空線路輸電模型示意圖。圖6為本發(fā)明實施例所述各檢測裝置暫態(tài)零模電流能量特征頻率序列。圖7為本發(fā)明實施例所述一整條饋線系統(tǒng)的暫態(tài)零模電流能量和特征頻率序列。圖8為本發(fā)明實施例所述0° ,20Q時所有組合條件下暫態(tài)零模電流能量相對熵值比較示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。圖I為本發(fā)明所述小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法的總體流程示意圖。如圖I所示，本發(fā)明所述小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，包括如下步驟步驟I、當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，根據(jù)一整條饋線上各檢測裝置或各饋線自動化終端記錄的單相接地故障時刻前一個周期與后一個周期的零模電流信號，獲取零模電流純故障分量信號。實際應用中，在小電流接地系統(tǒng)中，一整條饋線為一條分支線路。步驟2、根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端的零模電流純故障分量信號，提取各檢測裝置或各饋線自動化終端的暫態(tài)零模電流純故障分量后，對暫態(tài)零模電流純故障分量進行S變換，得到各檢測裝置或各饋線自動化終端對應的S變換模矩陣。步驟3、根據(jù)各S變換模矩陣，依次獲取其對應的各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量、各檢測裝置或各饋線自動化終端的特征頻率序列、一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和；根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量與一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和之比，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重。步驟4、在一整條饋線上，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端對應于其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值。步驟5、將任意兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，將比較值最大的兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端之間的區(qū)段作為可能故障區(qū)段；在多重組合中，出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段即為故障區(qū)段?？傊?，實際的小電流接地系統(tǒng)中，可在每條饋線上間隔裝設(shè)若干個檢測裝置或饋 線自動化終端。本發(fā)明所述小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法中，首先，當一條饋線發(fā)生単相接地故障時，根據(jù)該條饋線上各檢測裝置或饋線自動化終端的記錄獲取暫態(tài)零模電流純故障分量信號；其次，通過暫態(tài)零模電流純故障分量信號的S變換，獲得該條饋線上各檢測裝置或饋線自動化終端對應的S變換模矩陣；進而，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重、各檢測裝置或饋線自動化終端對應于該饋線上其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值；再次，通過饋線上任兩個相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，確定可能故障區(qū)段；最后，將出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段確定為故障區(qū)段。由此可見，本發(fā)明的檢測精度較高。實際應用中，步驟I之前還包括如下步驟步驟a、判斷uQ(t) > 0. 15Un是否成立如果成立,則執(zhí)行步驟b ;否則,貝U返回步驟a ;其中，U0(t)為小電流接地系統(tǒng)的零序電壓，Un為母線額定電壓。步驟b、判斷電壓互感器是否斷線當電壓互感器發(fā)生斷線時，則發(fā)出電壓互感器斷線警告信息；當電壓互感器沒有發(fā)生斷線時，則執(zhí)行步驟C。步驟C、判斷消弧線圈是否發(fā)生串聯(lián)諧振當消弧線圈發(fā)生串聯(lián)諧振時，則調(diào)節(jié)消弧線圈以防止其發(fā)生串聯(lián)諧振；當消弧線圈沒有發(fā)生串聯(lián)諧振時，則判定小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障。實際應用中，在小電流接地系統(tǒng)中，當某一條饋線的零序電壓超過母線額定電壓的0. 15倍且電壓互感器沒有發(fā)生斷線、消弧線圈也沒有發(fā)生串聯(lián)諧振的情況下，確定該條饋線發(fā)生単相接地故障；否則，該條饋線處于正常工作狀態(tài)。步驟I中，所述獲取零模電流純故障分量信號包括如下步驟步驟11、単相接地故障發(fā)生時，各檢測裝置或各饋線自動化終端記錄單相接地故障發(fā)生時刻前ー個周期的零模電流與后ー個周期的零模電流信號。步驟12、將單相接地故障發(fā)生時刻后ー個周期的零模電流信號減去前ー個周期的零模電流信號即得零模電流純故障分量。實際應用中，獲得單相接地故障時刻的零模電流純故障分量Icma的方法如下ich0A = ia0A-ib0A
其中，Icma為第\個檢測裝置或饋線自動化終端的零模電流純故障分量；ia(lA為單相接地故障發(fā)生后第I個采樣周期的第X個檢測裝置或饋線自動化終端的零模電流信號；ib(u為單相接地故障發(fā)生時前I個周期的第、個檢測裝置或饋線自動化終端的零模電流號。圖2為本發(fā)明所述步驟2的具體流程示意圖。如圖2所示，本發(fā)明所述步驟2具體包含以下步驟步驟21、對各檢測裝置或各饋線自動化終端，取故障發(fā)生時刻起1/4周期內(nèi)的零模電流純故障分量作為暫態(tài)零模電流純故障分量i-“。步驟22、對暫態(tài)零模電流純故障分量信號采樣后，得到暫態(tài)零模電流純故障分量離散信號(kT);對暫態(tài)零模電流純故障分量離散信號iA (kT)進行離散傅里葉變換，
獲得暫態(tài)零模電流純故障分量離散傅里葉變換序列h~。
\_NT_步驟23、根據(jù)S變換與傅里葉變換之間的對應關(guān)系，利用暫態(tài)零模電流純故障分
量離散傅里葉變換序列i, ，獲得暫態(tài)零模電流純故障分量信號的一維離散S變換矩
\_NT\
陣 Sx fiT,- ONT步驟24、對暫態(tài)零模電流純故障分量信號的一維離散S變換矩陣"(中
L NT _
各元素求模，得到S變換模矩陣。圖3為本發(fā)明所述步驟3中獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重的流程示意圖。如圖3所示，本發(fā)明步驟3中，所述根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量，與一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和之比，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重，具體包含以下步驟步驟31、根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端的S變換模矩陣，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在單相接地故障后各個頻率點fn下的暫態(tài)能量值Ea n，將最大暫態(tài)能量值￡_對應的頻率點ft作為基準頻率點，并根據(jù)選定的數(shù)據(jù)窗，獲得各檢測裝置或各饋線自動化終端特征頻率序列。步驟32、將一整條饋線系統(tǒng)上所有檢測裝置或饋線自動化終端的特征頻率序列內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量值對應求和，得到一整條饋線系統(tǒng)的暫態(tài)零模電流能量和
F
Lsumo步驟33、在特征頻率序列內(nèi)，各檢測裝置或各饋線自動化終端在頻率點fn下的暫態(tài)零模電流能量值Ea n與一整條饋線系統(tǒng)的暫態(tài)零模電流能量和Esum之比，得到各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線系統(tǒng)中所占的能量比重。本發(fā)明方法中，步驟4中，所述獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端對應于其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值如下
權(quán)利要求
1.一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，所述單相接地故障區(qū)段定位方法包括如下步驟 步驟I、當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，根據(jù)一整條饋線上各檢測裝置或各饋線自動化終端記錄的單相接地故障時刻前一個周期與后一個周期的零模電流信號，獲取零模電流純故障分量信號； 步驟2、根據(jù)各檢測裝置或各饋·線自動化終端的零模電流純故障分量信號，提取各檢測裝置或各饋線自動化終端的暫態(tài)零模電流純故障分量后，對暫態(tài)零模電流純故障分量進行S變換，得到各檢測裝置或各饋線自動化終端對應的S變換模矩陣； 步驟3、根據(jù)各S變換模矩陣，依次獲取其對應的各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量、各檢測裝置或各饋線自動化終端的特征頻率序列、一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和；根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量與一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和之比，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重； 步驟4、在一整條饋線上，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端對應于其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值； 步驟5、將任意兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，將比較值最大的兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端之間的區(qū)段作為可能故障區(qū)段；在多重組合中，出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段即為故障區(qū)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，所述步驟I之前還包括如下步驟 步驟a、判斷Utl⑴> O. 15仏是否成立如果成立，則執(zhí)行步驟b ;否則，則返回步驟a ;其中，Utl(t)為小電流接地系統(tǒng)的零序電壓，Un為母線額定電壓； 步驟b、判斷電壓互感器是否斷線當電壓互感器發(fā)生斷線時，則發(fā)出電壓互感器斷線警告信息；當電壓互感器沒有發(fā)生斷線時，則執(zhí)行步驟c ； 步驟C、判斷消弧線圈是否發(fā)生串聯(lián)諧振當消弧線圈發(fā)生串聯(lián)諧振時，則調(diào)節(jié)消弧線圈以防止其發(fā)生串聯(lián)諧振；當消弧線圈沒有發(fā)生串聯(lián)諧振時，則判定小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，步驟I中，所述獲取零模電流純故障分量信號包括如下步驟 步驟11、單相接地故障發(fā)生時，各檢測裝置或各饋線自動化終端記錄單相接地故障發(fā)生時刻前一個周期的零模電流與后一個周期的零模電流信號； 步驟12、將單相接地故障發(fā)生時刻后一個周期的零模電流信號減去前一個周期的零模電流信號即得零模電流純故障分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，所述步驟2具體包含以下步驟 步驟21、對各檢測裝置或各饋線自動化終端，取故障發(fā)生時刻起1/4周期內(nèi)的零模電流純故障分量作為暫態(tài)零模電流純故障分量IhCUt ; 步驟22、對暫態(tài)零模電流純故障分量信號采樣后，得到暫態(tài)零模電流純故障分量離散信號^ (kT);對暫態(tài)零模電流純故障分量離散信號込(kT)進行離散傅里葉變換，獲得暫態(tài)零模電流純故障分量離散傅里葉變換序列
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，步驟3中，所述根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端在所有頻率點的暫態(tài)零模電流能量與一整條饋線上所有檢測裝置或饋線自動化終端在特征頻率序列頻段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量和之比，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線上的能量比重，具體包含以下步驟 步驟31、根據(jù)各檢測裝置或各饋線自動化終端的S變換模矩陣，獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端在單相接地故障后各個頻率點fn下的暫態(tài)能量值Ελ n，將最大暫態(tài)能量值Efflax對應的頻率點ft作為基準頻率點，并根據(jù)選定的數(shù)據(jù)窗，獲得各檢測裝置或各饋線自動化終端特征頻率序列； 步驟32、將一整條饋線系統(tǒng)上所有檢測裝置或饋線自動化終端的特征頻率序列內(nèi)各頻率點的暫態(tài)零模電流能量值對應求和，得到一整條饋線系統(tǒng)的暫態(tài)零模電流能量和Esum ；步驟33、在特征頻率序列內(nèi)，各檢測裝置或各饋線自動化終端在各頻率點4下的暫態(tài)零模電流能量值Ελ n與一整條饋線系統(tǒng)的暫態(tài)零模電流能量和Esm之比，得到各檢測裝置或各饋線自動化終端在一整條饋線系統(tǒng)中所占的能量比重。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，步驟4中，所述獲取各檢測裝置或各饋線自動化終端對應于其余相鄰檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值如下
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，所述步驟5具體包括如下步驟 步驟51、按照同一方向，將一整條饋線上所有相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端的能量相對熵值組成一組數(shù)據(jù)序列后比較大小，將能量相對熵值最大的兩個相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端之間的區(qū)段作為可能故障區(qū)段； 步驟52、按照所有方向，將一整條饋線系統(tǒng)上所有相鄰檢測裝置或相鄰饋線自動化終端的能量相對熵數(shù)值所組成的所有數(shù)據(jù)序列進行比較。若步驟51中定義的可能故障區(qū)段的能量相 對熵值仍為最大，則該可能故障區(qū)段即為故障區(qū)段，故障判定過程結(jié)束； 步驟53、若出現(xiàn)可能故障區(qū)段不一致情況，即某一區(qū)段在一種組合方式下的能量相對熵值小于其他區(qū)段的能量相對熵值，但同時該區(qū)段在剩余的組合方式下的能量相對熵值又均大于其他區(qū)段的能量相對熵值時，則在所有的組合方式比較完畢后，將出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段判定為故障區(qū)段，故障判定過程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障區(qū)段定位方法，包括當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，記錄該故障時刻前一個周期與后一個周期的零模電流信號，獲取零模電流純故障分量信號；將一整條饋線上各檢測裝置或饋線自動化終端測得的暫態(tài)零模電流純故障分量進行S變換；獲取各檢測裝置或饋線自動化終端在各頻率點的暫態(tài)零模電流能量、該條饋線系統(tǒng)在頻率段內(nèi)各頻率點的暫態(tài)能量和；獲取檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值；將任意相鄰兩檢測裝置或饋線自動化終端的能量相對熵值進行多重組合并比較大小，將出現(xiàn)次數(shù)最多的可能故障區(qū)段判定為故障區(qū)段。本發(fā)明具有檢測精度高、通用性好的特點，可廣泛應用于電力系統(tǒng)中。
文檔編號G01R31/08GK102768324SQ20121011237
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者余建芮, 封海潮, 張濤, 張玉均, 朱貞衛(wèi), 李玉東, 楊曉邦, 王曉衛(wèi), 田書, 高杰, 魏向向 申請人:河南理工大學