CN109298287A - 基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，输电线路上安装有故障指示器，故障指示器上设置有采集单元，采集单元将获取的三相电流数据输送至汇集单元，汇集单元将三相电流数据汇集并形成三相电流数据集发送给识别单元，识别单元采用以下步骤进行识别：(1)识别单相接地故障与短路故障；(2)识别对称短路与非对称短路；(3)识别两相短路与两相接地短路。本发明利用故障指示器电流数据的A/D饱和特征及零序电压特征等，简单有效，实用性强，便于在现有配网自动化***中应用。

Description

基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，属于配电网故障诊断技术领域。
背景技术
录波型故障指示器近年应用广泛，记录了海量的故障录波数据，在配电自动化***中，通过故障指示器上传的录波数据，对故障类型进行判断和统计，可以有效记录故障发生情况，掌握故障分布并指导检修工作。由于电场传感器的抗干扰性较差，原有选相方法容易出现误判，如何结合故障指示器数据特点，开发小电流接地***配网故障类型识别方法，是电力***内亟需解决的问题。
在以往的配电网故障分类研究中，均采用电流互感器或电压互感器采集的电流或电压信号，通过不同的方法提取故障特征向量，输入分类器获得故障类型。获取的故障分类用初始信号主要包括：故障后2ms零序电流、零序电压量和故障后的三相电流的故障分量、故障相电压、稳态故障电流的相位信息、故障发生后1/4周波内的暂态电流能量、稳态三相电流的序分量的幅值及相位等。特征提取方法主要有：小波变换、EMD(经验模式分解)、小波包、近似熵等。采用的分类器主要包括自适应模糊神经网络、SVM(支持向量机)、人工免疫算法等。故障指示器的录波数据呈现新的特点，其中部分类型的故障指示器电流测量范围较小，当发生短路故障时，因为短路电流超过测量量程，会出现A/D饱和现象。同时因为电压通过测量电场的方式获得，导致电压测量值可靠性较电流测量值低。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，该方法提取不同故障下的故障指示器录波数据特征，并以提取的特征为依据进行故障类型识别。
为实现上述目的，针对小电流接地配网，计及短电流量程故障指示器数据特点，本发明的基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，输电线路上安装有故障指示器，其特征在于，故障指示器上设置有采集单元，采集单元将获取的三相电流数据输送至汇集单元，汇集单元将三相电流数据汇集并形成三相电流数据集发送给识别单元，识别单元采用以下步骤进行识别：
(1)识别单相接地故障与短路故障
发生单相接地故障时，故障相电压降低，健全相电压升高，零序电压升高，各出线零序电流升高。故障相接地电流为各健全线路电容电流之和，一般不超过100A，远没有达到故障指示器电流量程最大值，因此不会出现A/D饱和现象。而短路故障，无论是三相短路、两相短路或两相接地短路，因短路电流较大，因此会出现一相、两相或三相的电流A/D饱和现象时，因此提出单相接地故障与短路故障的识别判据：当故障指示器录波三相电流数据，任一相、两相或三相的电流出现A/D饱和现象时，则判定该故障为短路故障，否则为单相接地故障。
所述A/D饱和现象为：当连续1/20个周期内电流采样值绝对值均为量程最大值时，则认为发生A/D饱和现象。
(2)识别对称短路与非对称短路
发生三相短路故障时线路中并没有负序与零序分量，三相电流幅值相同，三相电流的相位差仍为120°。三相短路故障是所研究的故障类型中唯一的对称性故障而且三相短路故障也是短路故障中较为严重的类型，发生此类故障时短路电流的幅值较大，故由故障录波器采集单元采集到的三相电流的均应处于过电流或者AD饱和状态且此时的饱和占比较大。因此提出对称短路与非对称短路的识别判据：对已判定为短路故障的故障指示器录波数据，如果故障录波数据中的三相电流均出现A/D 饱和现象，则判定该次故障为对称短路，即判定为三相短路故障。
(3)识别两相短路与两相接地短路
发生同一出线两相接地短路故障时，若接地点相同，则故障两相电流出现A/D 饱和现象，与两相短路相比，零序电压明显升高，一般会达到15％相电压，若接地点不同，或是不同出线两相同时接地时，故障指示器电流数据会出现一相电流A/D 饱和现象，因此提出两相短路与两相接地短路故障识别判据：已识别为非对称短路故障后，如果出现一相电流A/D饱和现象，或者零序电压达到15％相电压及以上时，则判定该次故障为两相接地短路，否则为两相短路。
本发明针对小电流接地配网，计及短电流量程故障指示器数据特点，提出一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法。该方法仅利用故障指示器电流数据的A/D饱和特征及零序电压特征等，简单有效，实用性强，便于在现有配网自动化***中应用。本发明为配电线路故障类型的识别提供了一种可行的方法，有利于掌握配网故障的分布规律，针对性地制定隐患治理及故障防范措施，提升配电网故障管理水平。
附图说明
图1是配网线路故障指示器配置示意图；
图2是本发明基于故障指示器数据的配网故障类型识别方法的流程图；
图3是单相接地故障时一个故障指示器的录波数据；
图4是三相短路故障时一个故障指示器的录波数据；
图5是两相短路故障时一个故障指示器的录波数据；
图6是两相接地短路故障时一个故障指示器的录波数据。
具体实施方式
本发明针对小电流接地配网，计及短电流量程故障指示器数据特点，提出一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，分析了接地故障、三相短路、两相短路以及两相接地短路的故障指示器波形数据特征，仅利用故障指示器电流数据的A/D饱和特征及零序电压特征等，提出了故障类型识别方法，依次识别单相接地与短路、对称短路与非对称短路、两相短路与两相接地短路。
本发明的基于故障指示器数据的配网故障类型识别方法，如图1所示，输电线路上安装有故障指示器，故障指示器上设置有采集单元，采集单元将获取的三相电流数据输送至汇集单元，汇集单元将三相电流数据汇集并形成三相电流数据集发送给识别单元，识别单元采用以下步骤进行识别，具体包括以下三个步骤：
一.识别单相接地故障与短路故障：当故障指示器三相录波电流数据，任一相、两相或三相的电流出现A/D饱和现象时，则判定该故障为短路故障，否则为单相接地故障；所述A/D饱和现象为：当连续1/20个周期内电流采样值绝对值均为量程最大值时，则认为发生A/D饱和现象；以图3为例，同一变电站出线的故障指示器电流测量数据未出现A/D饱和现象，因此最终判断该故障为单相接地故障。
二.识别对称短路与非对称短路：对已判定为短路故障的故障指示器录波数据，如果故障录波数据中的三相电流均出现A/D饱和现象，则判定该次故障为对称短路，即判定为三相短路故障；以图4为例，故障指示器三相电流数据均出现AD饱和现象，因此最终判断该故障为三相短路故障。
三.识别两相短路与两相接地短路：已识别为非对称短路故障后，如果出现一相电流A/D饱和现象，或者零序电压达到15％相电压及以上时，则判定该次故障为两相接地短路，否则为两相短路；以图5为例，故障指示器电流数据两相出现A/D 饱和现象，且零序电压小于15％相电压，因此判断为两相短路故障；以图6为例，故障指示器电流数据两相出现A/D饱和现象，且零序电压大于15％相电压，因此判断为两相接地短路故障。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式和有效性进行了描述和验证，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，输电线路上安装有故障指示器，其特征是，故障指示器上设置有采集单元，采集单元将获取的三相电流数据输送至汇集单元，汇集单元将三相电流数据汇集并形成三相电流数据集发送给识别单元，识别单元采用以下步骤进行识别：
(1)识别单相接地故障与短路故障：当故障指示器录波三相电流数据，任一相、两相或三相的电流出现A/D饱和现象时，则判定该故障为短路故障，否则为单相接地故障；
(2)识别对称短路与非对称短路：对已判定为短路故障的故障指示器录波数据，如果故障录波数据中的三相电流均出现A/D饱和现象，则判定该次故障为对称短路，即判定为三相短路故障；
(3)识别两相短路与两相接地短路：已识别为非对称短路故障后，如果出现一相电流A/D饱和现象，或者零序电压达到15％相电压及以上时，则判定该次故障为两相接地短路，否则为两相短路；
2.如权利要求1所述基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，其特征是，A/D饱和现象为：当连续1/20个周期内电流采样值绝对值均为量程最大值时，则认为发生A/D饱和现象；
3.如权利要求1所述基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，其特征是，故障指示器为电流测量量程的最大值大于负荷电流但小于短路电流的故障指示器。
4.如权利要求1所述基于故障指示器数据的小电流接地配网故障类型识别方法，其特征是，所述故障指示器的电流测量量程为0-600A。
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