CN110596534A - 电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质 - Google Patents

电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术领域,公开一种电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质,以提高检测的准确性。本发明方法包括:以电流互感器和桥式整流电路将与一次电流呈线性关系的正弦电流信号转换为含有脉动成分的直流电流波形;对所述直流电流波形进行电压转换、模数转换及相关数据处理以计算出一次电流所对应的突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值;根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值和突变电流持续阈值判断所检测线路是否发生相间短路故障或外施信号源接地短路故障,如果是,上报相关故障信息。

Description

电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其涉及一种电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质。
背景技术
我国供电线路多暴露于环境恶劣的户外地,常年受到各种不良因素和情况的影响,导致线路的故障时有发生。
为实现配电网自动化,电网信息数据的实时采集以及故障信息的自动处理是必须首先要实现的功能。为此,本发明公开一种电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质。
发明内容
本发明目的在于公开一种电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质,以提高检测的准确性。
为达上述目的,本发明公开的电力物联网的故障检测方法包括:
以电流互感器和桥式整流电路将与一次电流呈线性关系的正弦电流信号转换为含有脉动成分的直流电流波形;
对所述直流电流波形进行电压转换、模数转换及相关数据处理以计算出一次电流所对应的突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值;
根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值和突变电流持续阈值判断所检测线路是否发生相间短路故障或外施信号源接地短路故障,如果是,上报相关故障信息;
判定相间短路故障所对应的条件为:
突变电流起始值不为0,突变电流值大于设定突变电流阈值,突变电流持续时间大于设定的第一突变电流持续阈值并小于设定的第二突变电流持续阈值,且突变延时后电流值为0;
判定外施信号源接地短路所对应的条件为:
突变电流起始值与突变延时后电流值不为0,突变电流值小于设定突变电流阈值,突变电流持续时间小于设定的第二突变电流持续阈值,并呈现周期性。
与上述方法相对应的,本实施例还公开一种电力物联网的故障检测***,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其中,所述处理器经桥式整流电路连接电流互感器,且所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
同理,本发明还公开一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其中,所述程序被处理器执行时实现上述方法中的步骤。
本发明具有以下有益效果:
根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值、第一突变电流持续阈值和第二突变电流持续阈值进行故障诊断,通过多维信息的联合诊断确保了检测结果的准确性。可以有效避免与下述伪故障类型混淆,相关的伪故障类型包括:
A、模拟线路突合负载涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0、且突变延时后电流值不为0;
B、模拟非故障相重合闸波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0;
C、模拟负荷瞬时突变波形所对应伪故障,判定条件为:突变延时后电流不为0,且不满足周期性与区分所述外施信号源接地短路故障;
D、模拟人工投切大负荷波形所对应伪故障,判定条件为:突变持续时间超过设定的第二突变电流持续阈值;
E、模拟空载合闸励磁涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0;
F、模拟最小不动作电流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流值小于设定的突变电流阈值。
下面将参照附图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例公开的电力物联网的故障检测方法流程图。
图2是本发明实施例公开的一种采样电路的结构图。
图3是本发明实施例公开的一种判定相间短路故障所对应的波形示意图。
图4是本发明实施例公开的一种判定外施信号源接地短路所对应的波形示意图。
图5至图10分别为六种不应动作的伪故障波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
本实施例公开一种电力物联网的故障检测方法。
如图1所示,本实施例方法包括以下步骤:
步骤S1、以电流互感器和桥式整流电路将与一次电流呈线性关系的正弦电流信号转换为含有脉动成分的直流电流波形。
步骤S2、对所述直流电流波形进行电压转换、模数转换及相关数据处理以计算出一次电流所对应的突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值。
在该步骤中,用于数据处理的计算器可以采用单片机。相关的基于电流互感器的采样电路可如图2所示,具体包括:电流互感器P1、桥式整流电路、转换电阻R9和滤波电容C10,桥式整流电路用于将电流互感器输出的与一次电流呈线性关系的正弦电流信号转换为含有脉动成分的直流电流波形,转换电阻R9用于将直流电流信号转换成直流电压信号,电压信号的输出端与单片机的AD端口连接,滤波电容C10与转换电阻R9并联在电压信号输出端与接地端之间。其中,单片机用于获取AD端口的电压信号,通过模数转换后以计算出对应相线的电流大小,进行曲线拟合以根据电流的变化规律以判断是否发生故障。
步骤S3、根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值和突变电流持续阈值判断所检测线路是否发生相间短路故障或外施信号源接地短路故障,如果是,上报相关故障信息。
本实施例中,突变电流阈值是以突变前后电流值的幅值变化的一个参考量,突变电流持续阈值则是用于衡量突变电流持续时间的一个参考量,且突变电流持续阈值包括第一突变电流阈值和第二突变电流阈值。相关阈值的具体参数设定可以根据统计经验值得出。通常,第一突变电流持续阈值的取值大于或等于30毫秒并小于第二突变电流持续阈值,第二突变电流持续阈值低于3秒且大于或等于1秒。
在该步骤S3中,判定相间短路故障所对应的条件为:突变电流起始值不为0,突变电流值大于设定突变电流阈值,突变电流持续时间大于设定的第一突变电流持续阈值并小于设定的第二突变电流持续阈值,且突变延时后电流值为0。
本发明中,突变电流阈值用于衡量电流突变前后的变化幅值(对应附图中的I1、I2之间的差值),通常可设为100A,突变电流持续阈值低于3秒且大于或等于1秒。对应相间短路故障所对应的示例波形如图3所示,例如:下述三种情况可判定为相间短路故障:
情况一:I1=10A、I2=160A、Δt=0.5s
情况二:I1=10A、I2=610A、Δt=40ms
情况三:I1=500A、I2=700A、Δt=0.5s
外施信号源接地短路故障是通过信号源给故障线路注入一个特征波信号,此特征波信号会沿着线路传输,一直到故障点位置接入接地回路。特征波形如图4所示。在该步骤S3中,判定外施信号源接地短路所对应的条件为:突变电流起始值与突变延时后电流值不为0,突变电流值小于设定突变电流阈值,突变电流持续时间小于设定的第二突变电流持续阈值,并呈现周期性。换言之,该多维数据的联合使用使得其本质即:检测线路中的电流波形是否与给定的外施信号源波形是否一致。与之相对应的,外施信号源的注入可参照本实施例中的故障判断条件进行适配。
对应该外施信号源接地短路
进一步的,本实施例方法还包括:
步骤S4、排除下述不应动作的伪故障类型,所述伪故障类型包括以下的任意一种或任意组合:
A、模拟线路突合负载涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0、且突变延时后电流值不为0。相关模拟波形如图5所示,若下述情况:I1=610A、I2=10A、Δt=0.2s即可判定为模拟线路突合负载涌流波形所对应伪故障。
B、模拟非故障相重合闸波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0。相关模拟波形如图6所示,若下述情况:I1=10A、合闸后电流I2=610A、Δt=0.5s,即可判定为模拟非故障相重合闸波形所对应伪故障。
C、模拟负荷瞬时突变波形所对应伪故障,判定条件为:突变延时后电流不为0,且不满足周期性与区分所述外施信号源接地短路故障。相关模拟波形如图7所示,若下述情况:I1=10A、I2=610A、Δt=0.2s,且不满足周期性,即可判定为模拟负荷瞬时突变波形所对应伪故障。
D、模拟人工投切大负荷波形所对应伪故障,判定条件为:突变持续时间超过设定的第二突变电流持续阈值。相关模拟波形如图8所示,若下述情况:I1=10A、I2=610A、Δt=3s、合闸后电流I2=610A、Δt=0.5s,即可判定为模拟人工投切大负荷波形所对应伪故障。
E、模拟空载合闸励磁涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0。相关模拟波形如图8所示,若下述情况:I1=600A、Δt=0.2s,即可判定为模拟空载合闸励磁涌流波形所对应伪故障。
F、模拟最小不动作电流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流值小于设定的突变电流阈值。相关模拟波形如图8所示,若下述情况:I1=10A、I2=80A、Δt=0.2s,即可判定为模拟最小不动作电流波形所对应伪故障。
进一步的,本实施例还包括:根据远程指令对所述突变电流阈值、第一突变电流持续阈值和第二突变电流持续阈值进行动态更新。藉此可灵活根据不同的应用环境进行更接地气的参数设置,进一步提升***的检测精度。
实施例二
与上述实施例相对应的,本实施例公开一种电力物联网的故障检测***,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器经桥式整流电路连接电流互感器,且所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例的相关步骤。
实施例三
与上述实施例相对应的,本实施例公开一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的相关步骤。
综上,本发明上述实施例所分别公开的电力物联网的故障检测方法、***及计算机存储介质,至少具有以下有益效果:
根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值、第一突变电流持续阈值和第二突变电流持续阈值进行故障诊断,可以有效避免与模拟下路突合负载涌流波形所对应伪故障、模拟非故障相重合闸波形所对应伪故障、模拟负荷瞬时突变波形所对应伪故障、模拟人工投切大负荷波形所对应伪故障、模拟空载合闸励磁涌流波形所对应伪故障、模拟最小不动作电流波形所对应伪故障等伪故障类型混淆,通过多维信息的联合诊断确保了检测结果的准确性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电力物联网的故障检测方法,其特征在于,包括:
以电流互感器和桥式整流电路将与一次电流呈线性关系的正弦电流信号转换为含有脉动成分的直流电流波形;
对所述直流电流波形进行电压转换、模数转换及相关数据处理以计算出一次电流所对应的突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值;
根据突变电流起始值、突变电流值、突变电流持续时间、以及突变延时后电流值结合参照的突变电流阈值和突变电流持续阈值判断所检测线路是否发生相间短路故障或外施信号源接地短路故障,如果是,上报相关故障信息;
判定相间短路故障所对应的条件为:
突变电流起始值不为0,突变电流值大于设定突变电流阈值,突变电流持续时间大于设定的第一突变电流持续阈值并小于设定的第二突变电流持续阈值,且突变延时后电流值为0;
判定外施信号源接地短路所对应的条件为:
突变电流起始值与突变延时后电流值不为0,突变电流值小于设定突变电流阈值,突变电流持续时间小于设定的第二突变电流持续阈值,并呈现周期性。
2.根据权利要求1所述的电力物联网的故障检测方法,其特征在于,还包括排除下述不应动作的伪故障类型,所述伪故障类型包括以下的任意一种或任意组合:
A、模拟线路突合负载涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0、且突变延时后电流值不为0;
B、模拟非故障相重合闸波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0;
C、模拟负荷瞬时突变波形所对应伪故障,判定条件为:突变延时后电流不为0,且不满足周期性与区分所述外施信号源接地短路故障;
D、模拟人工投切大负荷波形所对应伪故障,判定条件为:突变持续时间超过设定的第二突变电流持续阈值;
E、模拟空载合闸励磁涌流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流起始值为0;
F、模拟最小不动作电流波形所对应伪故障,判定条件为:突变电流值小于设定的突变电流阈值。
3.根据权利要求1或2所述的电力物联网的故障检测方法,其特征在于,还包括:
根据远程指令对所述突变电流阈值、以及第一和第二突变电流持续阈值进行动态更新。
4.一种电力物联网的故障检测***,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器经桥式整流电路连接电流互感器,且所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3任一所述方法的步骤。
5.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现上述权利要求1至3任一所述方法中的步骤。
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