CN109387728A - 一种单相接地故障选线方法和*** - Google Patents

一种单相接地故障选线方法和*** Download PDF

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Abstract

本申请公开一种单相接地故障选线方法和***，其中，所述方法包括：电压采集装置分别获取各线路暂态电压信号；数据处理装置将各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；上位机将各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换，得到对应的零模电压一层分量和线模电压一层分量；上位机确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；上位机判断第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，上位机确定该线路为故障线路。采用前述方法，避免了因线路零序电流小而易发生误判的可能，提高了选线的可靠性。

Description

一种单相接地故障选线方法和***
技术领域
本申请涉及电力故障检测技术领域，尤其涉及以一种单相接地故障选线方法和***。
背景技术
随着电力事业快速发展，电网中的输电线路也越来越多，导致输电线路的故障也越来越多。输电线路的故障如果不及时排查和修复，会给人们带来巨大的经济损失，同时也会给人们的生活带来极大的不便。
目前运行的6KV-66KV的电网中普遍采用小电流接地***，小电流接地***的运行方式是采用中性不接地或者经消弧线圈接地的运行方式。但是，在中性不接地或者经消弧线圈接地的运行方式中，单相接地故障出现的概率较大，约占80％以上。当电网发生单相接地故障时，在故障的初始阶段通常各相间的电压大小和相位保持不变，三相***的平衡没有遭到破坏，因此，***可以带故障运行2个小时以上。但是随着带故障运行时间的延长，带故障线路可能会造成相间短路，甚至导致整个***瘫痪。因此，需要及时确定单相接地的故障线路，以便及时维修，其中，确定单相接地的故障线路的过程即为单相接地故障选线。
现有的单相接地故障选线方法中，是利用线路中的零序电流进行选线。具体方法是在各线路上安装零序电流互感器，检测对应的线路是否有零序电流，如果有零序电流，则对应的线路即为故障线路。
但是，发明人在本申请的研究过程中发现，当单相接地的故障线路的接地电阻较大时，产生的零序电流较小，则导致零序电流检测不到，进而导致单相接地故障选线不准确。
发明内容
本申请提供的一种单相接地故障选线方法和***，以解决现有技术中，因线路零序电流小而易发生误判，进而导致选线不准确的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种单相接地故障选线方法，所述单相接地故障选线方法应用于单相接地故障选线***，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
所述方法包括：
所述电压采集装置分别获取各线路暂态电压信号；
所述数据处理装置将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
所述上位机将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换，得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
所述上位机确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
所述上位机判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，所述上位机确定该线路为故障线路。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述单相接地故障选线方法还包括：
当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则上位机触发所述电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述数据处理装置将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压，具体变换方法是利用Karenbuaer相模变换，所述Karenbuaer相模变换采用以下方法：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述小波变换具体为：
所述上位机利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量。
第二方面，本申请实施例部分提供了一种单相接地故障选线***，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
电压采集装置包括：
电压采集模块，用于分别获取各线路暂态电压信号；
所述数据处理装置包括：
相模变换模块，用于将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
所述上位机包括：
小波变换模块，用于将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
疑似故障线路确定模块，用于确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
判断模块，用于判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，则确定为故障线路。
结合第二方面，在一种实现方式中，所述上位机还包括：
触发模块，用于当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则触发电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
结合第二方面，在一种实现方式中，所述相模变换模块包括：
Karenbuaer相模变换模块，用于根据以下方法进行Karenbuaer相模变换：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
结合第二方面，在一种实现方式中，小波变换模块包括：
小波基分解单元，用于利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量。
结合第二方面，在一种实现方式中，所述电压采集装置包括多个陶瓷电容分压器，陶瓷电容分压器由连接于架空线路与地面之间的采样电容与分压电容构成，所述采样电容的输入端电连接在架空线路上，所述采样电容的输出端与分压电容输入端电连接，所述分压电容的输出端接地。
本申请实施例提供的一种单相接地故障选线方法，利用了线路电压变换得到的零模电压和线模电压，避免了因线路零序电流小而易发生误判的可能；综合考虑了零模电压和线模电压，提高了选线的可靠性。进一步地，对于保障电网安全可靠的运行、提高配电自动化程度具有重要的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
图1是本申请实施例提供的一种单相接地故障选线方法的流程示意图；
图2是本申请一个实施例中单相接地故障选线方法的应用场景示意图；
图3是本申请实施例提供的一种单相接地故障选线***的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请提供的一种单相接地故障选线方法和***，以解决现有技术中，因线路零序电流小而易发生误判，进而导致选线不准确的问题。
参照图1，示出了一种单相接地故障选线方法，所述单相接地故障选线方法应用于单相接地故障选线***，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
所述方法包括：
步骤101，所述电压采集装置分别获取各线路暂态电压信号；
本步骤中，电压采集装置采集n条线路的暂态电压ua1～uan、ub1～ubn和uc1～ucn，将暂态电压送入数据处理模块。
步骤102，所述数据处理装置将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
本步骤中，将步骤101中的暂态电压进行相模变换，具体相模变换方法是利用Karenbuaer相模变换，所述Karenbuaer相模变换采用以下方法：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
另外，为了便于计算，取u0作为零模电压，取u1作为线模电压，数据处理模块将变换之后的零模电压u0和线模电压u1上传至上位机，等待处理。
步骤103，所述上位机将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换，得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
本步骤中，上位机汇总n条线路的零模电压u0和线模电压u1，利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量，其中，可将零模电压第一层分量表示为：d1；将线模电压第一层分量表示为d1'。选择第一层分量的原因是，由于小波变换用来观察突变点，第一层分量的幅值和特征值参量较后续的几层分量都更大，更容易辨识，避免了后续对d1和d1’比较时产生的绝对误差，所以只选取第一层分量值。
其中，db5小波基是一种小波变换，用matlab对步骤102中相模变换的数据零模电压u0和线模电压u1进行分解，分解时自行设定分解层数，这里我们将分解的层数设置为3，matlab便会对n条线零模电压u0和线模电压u1数据进行三层分解。
步骤104，所述上位机确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
本步骤中，第一疑似故障线路表示为：D＝max{d11,…d1i,…d1n}；第二疑似故障线路表示为：D'＝max{d11',…d1i',…d1n'}，其中，d1i表示第i条线路的零模电压第一层分量，d1i’表示第i条线路的线模电压第一层分量。
步骤105，所述上位机判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合。
步骤106，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，所述上位机确定该线路为故障线路。
进一步地，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则上位机触发所述电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
本实施例中，首先判断步骤104确定的第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否为同一条线路，如果是，则确定该条线路为故障线路，然后通知线路维护人员到达现场排出故障；如果不是，则返回步骤101，重新采集线路暂态电压，循环反复。
本申请实施例提供的一种单相接地故障选线方法，利用了线路电压变换得到的零模电压和线模电压，避免了因线路零序电流小而易发生误判的可能；综合考虑了零模电压和线模电压，提高了选线的可靠性。进一步地，对于保障电网安全可靠的运行、提高配电自动化程度具有重要的意义。
本申请还提供了一种应用场景示意图，参照图2所示，本申请提供的单相接地故障选线***包括：电压采集装置201、数据处理装置202和上位机203，其中，电压采集装置201包括多个电压采模块，电压采集模块安装在相应的线路上，例如有n条线路，每条线路上均安装有一个电压采集模块，电压采集模块用于采集线路的暂态电压信号，并传输至数据处理装置202，数据处理装置202处理暂态电压信号，并输出零模电压和线模电压，至上位机203，通过上位机203完成选线。
参照图3，示出了一种单相接地故障选线***，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
电压采集装置包括：
电压采集模块100，用于分别获取各线路暂态电压信号；
所述数据处理装置包括：
相模变换模块200，用于将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
所述上位机包括：
小波变换模块300，用于将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
疑似故障线路确定模块400，用于确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
判断模块500，用于判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，则确定为故障线路。
进一步地，所述上位机还包括：
触发模块，用于当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则触发电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
优选地，所述相模变换模块包括：
Karenbuaer相模变换模块，用于根据以下方法进行Karenbuaer相模变换：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
优选地，小波变换模块包括：
小波基分解单元，用于利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量。
优选地，所述电压采集装置包括多个陶瓷电容分压器，陶瓷电容分压器由连接于架空线路与地面之间的采样电容与分压电容构成，所述采样电容的输入端电连接在架空线路上，所述采样电容的输出端与分压电容输入端电连接，所述分压电容的输出端接地。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种单相接地故障选线方法，其特征在于，所述单相接地故障选线方法应用于单相接地故障选线***，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
所述方法包括：
所述电压采集装置分别获取各线路暂态电压信号；
所述数据处理装置将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
所述上位机将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换，得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
所述上位机确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
所述上位机判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，所述上位机确定该线路为故障线路。
2.根据权利要求1所述的单相接地故障选线方法，其特征在于，所述单相接地故障选线方法还包括：
当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则上位机触发所述电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
3.根据权利要求1或2所述的单相接地故障选线方法，其特征在于，所述数据处理装置将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压，具体变换方法是利用Karenbuaer相模变换，Karenbuaer相模变换采用以下方法进行计算：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
4.根据权利要求3所述的单相接地故障选线方法，其特征在于，所述小波变换具体为：
所述上位机利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量。
5.一种单相接地故障选线***，其特征在于，所述***包括：电压采集装置、数据处理装置和上位机，其中，所述电压采集装置为多个，所述电压采集装置用于采集各线路的电压数据，并将所述电压数据传输至所述数据处理装置，所述数据处理装置用于处理所述电压数据，并将处理后的电压数据传输至所述上位机，所述上位机用于分析数据处理装置传输的电压数据，以确定单相接地故障的故障线路；
电压采集装置包括：
电压采集模块，用于分别获取各线路暂态电压信号；
所述数据处理装置包括：
相模变换模块，用于将所述各线路暂态电压信号分别进行相模变换，得到各线路零模电压和各线路线模电压；
所述上位机包括：
小波变换模块，用于将所述各线路零模电压和各线路线模电压通过小波变换得到对应的各线路零模电压一层分量和各线路线模电压一层分量；
疑似故障线路确定模块，用于确定各线路零模电压一层分量的最大值为第一疑似故障线路，各线路线模电压一层分量的最大值为第二疑似故障线路；
判断模块，用于判断所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路是否重合，当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路重合时，则确定为故障线路。
6.根据权利要求5所述的单相接地故障选线***，其特征在于，所述上位机还包括：
触发模块，用于当所述第一疑似故障线路和第二疑似故障线路不重合时，则触发电压采集装置重新获取各线路暂态电压信号。
7.根据权利要求5或6所述的单相接地故障选线***，其特征在于，所述相模变换模块包括：
Karenbuaer相模变换模块，用于根据以下方法进行Karenbuaer相模变换：
其中，n表示总线路数；u0i表示第i条线路的暂态电压零模分量，即零模电压；u1i表示第i条线路的暂态电压线模分量1，即线模电压1；u2i表示第i条线路的暂态电压线模分量2，即线模电压2；uai表示第i条线路的A相电压；ubi表示第i条线路的B相电压；uci表示第i条线路的C相电压。
8.根据权利要求7所述的单相接地故障选线***，其特征在于，小波变换模块包括：
小波基分解单元，用于利用db5小波基分别对所述各线路零模电压和各线路线模电压进行三层分解得到各线路零模电压的三层分量和各线路线模电压的三层分量，并选取各线路零模电压第一层分量和各线路线模电压第一层分量。
9.根据权利要求5所述的单相接地故障选线***，其特征在于，
所述电压采集装置包括多个陶瓷电容分压器，陶瓷电容分压器由连接于架空线路与地面之间的采样电容与分压电容构成，所述采样电容的输入端电连接在架空线路上，所述采样电容的输出端与分压电容输入端电连接，所述分压电容的输出端接地。
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