CN111366815B - 基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质 - Google Patents

基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质 Download PDF

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CN111366815B CN202010332231.8A CN202010332231A CN111366815B CN 111366815 B CN111366815 B CN 111366815B CN 202010332231 A CN202010332231 A CN 202010332231A CN 111366815 B CN111366815 B CN 111366815B
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质。该方法包括：母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压及各条线路零序电流的采样值；运用不同种类的选线算法对母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；根据各选线算法对应的分类选线结果数组计算输出综合选线结果数组；根据综合选线结果数组，输出配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。上述技术方案综合运用了不同种类的选线算法的选线结果来确定配电站服务器的单相接地故障选线结果，能够适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。

Description

基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质
技术领域
本发明实施例涉及电力***故障识别技术领域，尤其涉及一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质。
背景技术
中性点非直接接地配网***，如图1所示，包括中性点不接地(开关K断开)、经消弧线圈接地(开关K闭合)和经电阻接地(开关K闭合)三种方式，当线路或母线发生单相接地故障时，采用基于母线零序电压3U0和各线路零序电流3I0计算的小电流接地选线算法来确定发生单相接地故障的线路。
其中，基于母线零序电压3U0和各线路零序电流3I0计算的小电流接地选线算法大致可分为基于暂态采样值的算法和基于滤波值的算法两大类。基于暂态采样值的算法包括：首半波法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、行波法、参数辨识法、模型识别法等；基于滤波值的算法包括：零序电流群体比幅/比相法、五次谐波法、零序有功功率方向法、小波分析法、波形变换法(S变换、Hilbert变换)、频带分析法等。
但是，这些算法对采样频率的要求和适用的中性点接地方式各有差异，例如参数辨识法和小波分析法通常要求采样率达到20K(每周波1000点)以上，而零序电流群体比幅/比相法仅适用于中性点不接地的场合，因此，单一的选线算法很难适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。现有的综合选线算法中，也有采用2～3种算法的综合型选线算法，但也仅仅是根据不同的中性点接地方式进行切换使用，依旧很难适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。
发明内容
本发明实施例提供一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法、装置及介质，以提供一种综合型的通用小电流接地选线方案，适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法，包括：
母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于配电站服务器的小电流接地选线装置，包括：
采样值缓存模块，用于母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
分类选线结果数组计算模块，用于运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
综合选线结果数组计算模块，用于根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
故障选线结果信息输出模块，用于根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。
第三方面，本发明实施例还提供了一种配电站服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的微机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明任意实施例所述的基于配电站服务器的小电流接地选线方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有微机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所述的基于配电站服务器的小电流接地选线方法。
本发明实施例中，在检测到母线零序电压突变量启动元件动作后，首先缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值，其次运用不同种类的选线算法基于所述采样值来计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，再根据与各选线算法对应的分类选线结果数据计算得到综合选线结果数组，最后根据综合选线结果数组计算输出配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。在上述技术方案中，综合了不同种类的选线算法的选线结果来确定配电站服务器的单相接地故障选线告警信息，并非是基于一种选线算法的选线结果来确定单相接地故障选线告警信息，也不是在多种选线方法中选择一种来确定单相接地故障选线告警信息，能够适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。另外，本发明实施例在配电站服务器的测控模块中利用现有的输入条件增加了一个接地选线软件模块完成接地选线功能，不需要增加额外的硬件开销。
附图说明
图1是小电流接地***单相接地故障零序网络示意图；
图2是本发明实施例一中的一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法的流程图；
图3是本发明实施例二中的一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法的流程图；
图4是本发明实施例二中的一种配电站服务器的功能模块示意图；
图5是本发明实施例三中的一种基于配电站服务器的小电流接地选线装置的结构示意图；
图6是本发明实施例四中的一种配电站服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法的流程图，本实施例可适用于配电站服务器实现兼顾三种中性点接地方式的配网小电流接地选线功能的情况，该方法可以由本发明实施例在配电站服务器的测控模块中增加的小电流接地选线功能子模块来执行，该子模块在配电站服务器中采用软件方式实现。由于是在配电站服务器的测控模块中增加了一个接地选线软件模块来完成接地选线功能，因此，不需要增加额外的硬件开销。
配电站服务器是一种具有数字化集中式保护测控功能的装置，通过点对点方式连接各间隔的合并单元智能终端一体化装置(简称合智单元)，接收SV(Sampled Value，采样值)/GOOSE(面向通用对象的变电站事件)信息，发送GOOSE开出命令，其保护功能包括相过流保护、零序过流保护、重合闸、就地型馈线自动化、智能分布式馈线自动化等功能，一般采用每周波24点的SV数据；其测控功能包括遥测、遥信、遥控、五防等功能，一般采用每周波80点的SV数据。国内智能变电站采用较多的是三层两网的结构，三层为站控层、间隔层和过程层，其中，过程层设备包括合并单元、智能终端以及智能组件等。
在实现本实施例技术方案之前，首先对过程层输入输出信息进行配置：
配电站服务器采用点对点方式接入10KV各间隔的SV和GOOSE数据，具体的接入方式可以是通过在SCD(Substation Configuration Description，变电站配置描述)文件中导入配电站服务器的ICD(IED Capability Description，智能电子设备能力描述)文件和各间隔合智单元的ICD文件后，建立SV/GOOSE虚端子的连接关系，然后分别导出CID(Configured IED Description，智能电子设备示例配置)文件下装到配电站服务器和每个间隔合智单元中。每个间隔的SV虚端子包括：Ua、Ub、Uc、3U0、Ia、Ib、Ic、3I0(其中3U0均来自10KV母线间隔)，每个间隔的GOOSE输入虚端子包括断路器双点位置等，GOOSE输出虚端子包括断路器跳闸和合闸出口等。
然后建立各种数据的存储空间：
建立3U0和n条线路3I0的设定周波数采样值存储空间，以3周波为例，每周波80点，则建立240点的采样值存储空间；建立n条线路m种分类选线结果存储空间R[m][n]，建立综合选线结果存储空间A[n]等。由于应用选线算法时还需计算基波、谐波等，还需建立n条线路的基波和5次谐波的实部、虚部、幅值的存储空间等。
如图2所示，本实施例的方法具体包括：
S110、母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值。
母线零序电压突变量启动元件用于判别单相接地故障发生时刻，以便确定用于计算的SV数据窗。
具体的，可以利用母线零序电压设计一个3U0突变量启动元件，用于判断3U0的突变量是否大于设定阈值：
|3U0k-3U0k-2N|＞3U0set
其中，3U0k为母线3U0电压当前时刻的采样值，3U0k-2N为母线3U0电压两周波以前的采样值(比如N＝80点/周波)，3U0k与3U0k-2N的差值即为3U0的突变量，3U0set为突变量启动门槛。
由于单相接地故障时母线3U0电压最大可达3倍的相电压，因此，可以将3U0set设定为20V，以确保该启动元件在单相经高阻接地故障时具有足够的灵敏度，又不会在三相电压不平衡时发生误启动。
在3U0突变量启动元件动作后，缓存设定周波数的母线零序电压和各条线路零序电流的采样值。以设定周波数为3周波为例，每周波80点，则缓存母线3U0的采样值为240点，缓存每条线路3I0的采样值为240点。
由于SV值是不停变化的，缓存的意思就是锁存单相接地故障发生之后的暂态过程数据窗，以便不同种类的选线算法采用故障锁存数据进行计算，尤其是进行分时计算。
S120、运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
运用不同种类的多种选线算法分别采用所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值进行小电流接地选线计算。其中，不同种类的多种选线算法是预先确定的，例如是a选线算法、b选线算法、c选线算法、d选线算法、e选线算法以及f选线算法，依次使用这些选线算法根据所述采样值进行小电流接地选线计算，分别得到与各选线算法对应的选线结果数组作为分类选线结果数组，例如运用a选线算法得到分类选线结果数组a，运用b选线算法得到分类选线结果数组b，运用c选线算法得到分类选线结果数组c，运用d选线算法得到分类选线结果数组d，运用e选线算法得到分类选线结果数组e，运用f选线算法得到分类选线结果数组f。
其中，每个分类选线结果数组中包括n个元素，分别对应于n条线路的选线结果，例如，如果某一条线路的选线结果为故障线路，则在分类选线结果数组中对应的元素为1，如果某一条线路的选线结果为非故障线路，则在分类选线结果数组中对应的元素为0。
具体的，所有的分类选线结果数组可以使用R[m][n]来表示，其中，m表示选线算法的总数量，n表示线路的总数量。
作为本实施例一种具体的实施方式，母线零序电压和各条线路零序电流的采样值的采样率为每周波80点。其中，每周波80点是合并单元或合智单元输出的标准SV采样率，无需由配电站服务器单独采样。
对应的，将所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，具体为：
分别运用首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
也即，在本实施方式中，为了能适应配电站服务器的测控模块接收每周波80点的SV数据的采样率，并兼顾三种中性点接地方式，选取首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法这六种选线算法分别来进行小电流接地选线计算。由这六种选线算法生成的分类选线结果数组为R[6][n]。
关于首半波法：
该方法是基于单相接地故障是发生在相电压接近最大值这一假设提出的，故障线路的暂态零序电流是由故障相电压降低的电容放电引起，非故障线路的暂态零序电流是由非故障相电压升高的电容充电引起，因此，可以利用故障后暂态零序电流首半波相反的特点来进行故障线路判别。对任一条线路j，从3U0启动元件动作时刻以后连续两点计算如下判据，如果连续两点同时满足：(3U0k-3U0k-1)×(3I0jk-3I0j(k-1))＜0，则将线路j的选线结果置为1(故障线路)，否则将线路j的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与首半波法对应的分类选线结果数组R[0][j](j＝0,…,n-1)中。
关于零序有功分量方向法：
对于中性点经电阻接地或经消弧线圈并(串)联电阻接地的***，发生单相接地时零序有功分量电流(相位滞后零序电压90°)仅流过故障线路，而非故障线路仅流过容性无功分量电流(相位超前零序电压90度)；对于中性点不接地***，发生单相接地时故障线路和非故障线路仅流过容性电流且方向相反，可以将零序电流移相后转成有功分量采用该方法。首先计算故障后(3U0启动元件动作后)3U0和n条线路一周波的基波实部和虚部，记为：3U0＝U0R+jU0X，3I0j＝I0jR+jI0jX。对于任意一条线路j，如果满足：U0R×I0jR+U0X×I0jX＞0，则将线路j的选线结果置为1(故障线路)，否则将线路j的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与零序有功分量方向法对应的分类选线结果数组R[1][j](j＝0,…,n-1)中。
关于暂态容性电流方向法：
该方法基于在中性点经消弧线圈接地***中暂态感性电流不能突变的特点，提取暂态容性电流方向的构造参量进行故障线路判别，因此适用于所有小电流接地***。对于任意一条线路j，计算故障后一周波的参量积分值，如果满足：
Figure BDA0002465368350000101
N为每周波的点数，N＝80，则将线路j的选线结果置为1(故障线路)，否则将线路j的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与暂态容性电流方向法对应的分类选线结果数组R[2][j](j＝0,…,n-1)中。
关于暂态能量积分法：
该方法是基于在各种中性点接地方式的小电流接地***中，发生单相接地故障后，只有故障线路是释放暂态能量，而非故障线路或中性点经消弧线圈(或电阻)接地线路都是吸收暂态能量的特性提出的。对于任意一条线路j，计算故障后两周波的能量积分值，如果满足：
Figure BDA0002465368350000102
N为每周波的点数，N＝80，则将线路j的选线结果置为1(故障线路)，否则将线路j的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与暂态能量积分法对应的分类选线结果数组R[3][j](j＝0,…,n-1)中。
关于零序电流群体比幅法：
在中性点不接地***中，故障线路的零序电流为所有非故障线路的电容电流之和，因此故障线路的零序电流最大；在中性点经电阻接地***中，故障线路的零序电流为所有非故障线路的电容电流加上中性点的阻性电流，因此故障线路的零序电流也是最大；但该方法不适用于中性点经消弧线圈接地***。首先计算各线路的零序基波电流幅值|3I0j|，然后对n条线路的零序基波幅值进行排序，选取最大值位于前几位(例如前三位)的线路，将这些线路的选线结果置为1(故障线路)，将其他线路的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与零序电流群体比幅法对应的分类选线结果数组R[4][j](j＝0,…,n-1)中。
关于5次谐波群体比幅法：
该原理基于在中性点经消弧线圈接地***中，由于消弧线圈对5次谐波的阻抗为5ωL，而其他线路对5次谐波的阻抗为1/5ωC，由于5ωL＞＞1/5ωC，由故障点产生的5次谐波电流主要流经非故障线路，很少流到中性点，因此故障线路的5次谐波电流近似等于所有非故障线路的5次谐波电流之和，该法同样适用于中性点不接地***。首先计算各线路的零序5次波电流幅值|3I05j|，然后对n条线路的5次谐波幅值进行排序，选取最大值前几位(例如前三位)的线路，将这些线路的选线结果置为1(故障线路)，将其他线路的选线结果置为0(非故障线路)，并对应存入与5次谐波群体比幅法对应的分类选线结果数组R[5][j](j＝0,…,n-1)中。
S130、根据与各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组。
综合选线结果数组，是根据与不同种类选线算法对应的各分类选线结果数据计算得到的，例如是对不同种类的选线算法对应的各分类选线结果数组运用模糊加权平均算法计算后得到的，典型的，在根据各分类选线结果数组计算得到综合选线结果数组时，各分类选线结果数组的权值不同。
作为本实施例一种可选的实施方式，将所述根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算得到综合选线结果数组，具体为：
获取所述各选线算法的权值；对各选线算法对应的分类选线结果数组，采用模糊加权平均算法的方法计算得到所述综合选线结果数组。
其中，所述各选线算法的权值是设定的。
以数组W[l](l为选线算法的总数量)来表示各选线算法的权值，以采用六种选线算法为例，则分别以W[0]、W[1]、W[2]、W[3]、W[4]、W[5]表示这六种选线算法的权值。
六种选线算法的分类选线结果数组分别为R[0][n]、R[1][n]、R[2][n]、R[3][n]、R[4][n]、R[5][n]，采用模糊加权平均公式计算n条线路的综合选线结果，对于任意一条线路j，其综合选线结果数组
Figure BDA0002465368350000121
以选取首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法这六种选线算法分别来进行小电流接地选线计算为例，W[0]、W[1]、W[2]、W[3]、W[4]、W[5]可以依次表示为这六种选线算法的权重初值，例如为W[0]＝0.3，W[1]＝0.2，W[2]＝0.2，W[3]＝0.1，W[4]＝0.1，W[5]＝0.1。其中，所述各选线算法的初始权值是根据各种选线算法的特点确定的。比如，首半波法的适应性最为广泛，则将该选线算法的权重初值设置得较大一些。
进一步的，所述各选线算法的权值还可以是在所述各选线算法的初始权值的基础上，通过小电流接地***的实时数字仿真仪故障仿真，对所述小电流接地选线算法进行测试微调后得到的最终权值。
例如是，在为各选线算法确定初始权值之后，通过RTDS(Real Time DigitalSimulator，实时数字仿真仪)建立小电流接地***的仿真模型，通过该仿真模型进行故障仿真，以根据故障仿真结果对数组W[l]中的各元素进行微调，进而确定各选线算法的权重终值。基于各选线算法的权重终值来确定综合选线结果数组，能够提供小电流接地选线的准确度。
在上述技术方案中，选取的选取首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法这六种选线算法，对采样率要求不是太高，可运用现有的80点采样率，但又能同时适应不同的中性点接地方式，采用了类似模糊识别技术中的加权平均算法，但又不用像模糊识别***那样需要大量的样本进行权值的训练。
S140、根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。
在得到综合选线结果数组A[n]之后，根据数组A[n]中各元素的大小来确定发生单相接地故障的线路。
具体的，如果所述综合选线结果数组中存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定与所述目标元素对应的线路为发生单相接地故障的线路，并输出与所述目标元素对应的线路的单相接地故障选线告警信息；
如果所述综合选线结果数组中不存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定母线为发生单相接地故障的线路，并输出所述母线的单相接地故障选线告警信息。
在前述示例的基础上，可以将设定阈值设置为0.6。
数组A[n]中包括n个元素，分别为n条线路的选线结果，分别用元素A[j]，j＝0,…,n-1表示。比较这n条线路的选线结果，选择其中的最大值A[s]，如果A[s]>0.6，则确定与A[s]对应的线路为故障线路，如果A[s]<0.6，则确定母线为故障线路。其中，极端情况下存在确定两条线路为故障线路的情况，也即两条线路的选线结果A[j]均大于0.6。
进一步的，如果与所述目标元素对应的线路为发生单相接地故障的线路，则输出与所述目标元素对应的线路的单相接地告警信号，或者输出与所述目标元素对应的线路的GOOSE跳闸信号；如果母线为发生单相接地故障的线路，则输出所述母线的接地告警信号。
在确定出线路s为故障线路之后，可以直接输出“线路s单相接地告警动作”SOE或者“线路跳闸”GOOSE；在确定出母线为故障线路之后，可以直接输出“母线接地告警动作”SOE。
本发明实施例中，在检测到母线零序电压突变量启动元件动作后，首先缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值，其次运用不同种类的选线算法基于所述采样值分时来确定与各选线算法对应的分类选线结果数组，再根据与各选线算法对应的分类选线结果数据计算得到综合选线结果数组，最后根据综合选线结果数据确定出配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。在上述技术方案中，综合了不同种类的选线算法的选线结果来确定配电站服务器的单相接地故障选线告警信息，并非是基于一种选线算法的选线结果来确定单相接地故障选线告警信息，也不是在多种选线方法中选择一种来确定单相接地故障选线告警信息，能够适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。另外，本发明实施例在配电站服务器的测控模块中利用现有的输入条件增加了一个接地选线软件模块完成接地选线功能，不需要增加额外的硬件开销。
在上述技术方案的基础上，作为一种可选的实施方案，还可以将所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算得出与各选线算法对应的分类选线结果数组，具体为：
在所述各条线路中确定投入运行的各条目标线路，其中，要求所述目标线路断路器位置GOOSE输入信号在合位，或者，所述目标线路零序电流的采样值大于设定阈值；
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；其中，所述分类选线结果数组中存放与所述各条目标线路对应的分类选线结果。
对于接入配电站服务器的n条线路，可以首先判断其是否已经投入运行，没有投入运行的线路可以不参与选线，以此减少选线算法的计算量。具体的，如果一条线路断路器位置GOOSE输入信号在分位，或者，其零序电流的SV数据接近于零，则该条线路不是目标线路，无需参与选线。如果一条线路断路器位置GOOSE输入信号在合位，或者，其零序电流的SV数据大于设定阈值，则该条线路是目标线路，需参与选线。
假设接入配电站服务器的n条线路中有两条线路未投入运行，也即只有n-2条线路为目标线路，则不同选线算法的分类选线结果数组为R[m][n-2]，综合选线结果数组为A[n-2]，其中只包括n-2条线路的选线结果。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法的流程图。本实施例以上述实施例为基础进行具体化，将所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，具体为：
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值分时计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
如图4所示，配电站服务器的功能模块包括保护功能模块、测控功能模块以及其他功能模块，其中，实现小电流接地选线功能的子模块可以集成在测控功能模块中。也即，在配电站服务器的测控模块中增加了一个接地选线软件模块完成小电流接地选线功能，有别于现在常用的两种选线装置(一种是专门的小电流选线装置，另一种是需要接收其他的装置信息的装置)。接地选线软件模块是测控模块的一个子任务，假设测控模块原有5个子任务，增加了接地选线子任务后，测控模块顺序执行(排序无关)这6个子任务即可。
实现小电流接地选线功能的子模块集成在配电站服务器测控模块中，需要占用一定的软件执行时间，为确保每个测控中断执行时间控制在一定的占空比以下，避免中断执行时间超时，采用3U0突变量启动元件动作后，首先锁定3U0和n条线路3I0采样值数据窗，然后分时计算各种选线判据的方法并计算综合选线结果，最后重新开放3U0突变量启动元件以备下一次接地故障选线。
实现小电流接地选线功能的子模块，其输入数据为10KV母线的零序电压3U0以及各条线路的零序电流3I0(3I01、3I02、…、3I0n)的SV数据，每周波80点，其输出数据为各条线路及母线的接地告警SOE，也可以根据情况直接输出接地线路的GOOSE跳闸信号。
如图3所示，本实施例的方法具体包括：
S210、判断母线零序电压突变量是否大于预设电压值，若是，则执行S220，若否，则返回执行S210。
具体的，判断3U0的突变量|3U0k-3U0k-2N|是否大于突变量启动门槛20V，若是，则确定3U0突变量启动元件动作，若否，则继续判断。
S220、开始缓存并锁定母线零序电压3U0的采样值以及各线路的零序电流3I0的采样值。
S230、判断母线零序电压启动是否超过3周波，若是，则执行S240，若否，则返回执行S220。
S240、计算n条线路的零序电流3I0基波以及5次谐波的实虚部和幅值。
S250、运用首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法这六种选线算法根据所述采样值，或者根据n条线路的零序电流3I0基波以及5次谐波的实虚部和幅值，分时确定与各选线算法对应的分类选线结果数组。
与首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法这六种选线算法分别对应的分类选线结果数组为R[0][n]、R[1][n]、R[2][n]、R[3][n]、R[4][n]以及R[5][n]。
S260、获取各选线算法的权值，并根据与各选线算法对应的分类选线结果数组，采用模糊加权平均的方法计算得到所述综合选线结果数组。
综合选线结果数组A[n]中的任意元素
Figure BDA0002465368350000171
W[l]来表示各选线算法的权值。
S270、获取所述综合选线结果数组中与目标线路对应的最大元素值。
S280、判断所述最大元素值是否大于0.6，若是，则执行S290，若否，则执行S2100。
S290、输出“目标线路单相接地告警动作”SOE或者“线路跳闸”GOOSE。
S2100、输出“母线接地告警动作”SOE。
其中，在S240之前，还可以先对各线路是否已投入运行进行判断，进而在后续步骤中只需对已投入运行的线路进行选线处理即可。
本实施例未尽详细解释之处请参见前述实施例，在此不再赘述。
在上述技术方案中，在由10KV配电站服务器构成的保护测控***平台基础上，不增加额外的硬件开销，仅增加一个实现小电流接地选线功能的软件模块，采用一种综合各种选线算法的模糊加权平均方法来实现配网小电流接地选线功能，提高了故障选线的准度。
实施例三
图5所示为本发明实施例三提供的一种基于配电站服务器的小电流接地选线装置的结构示意图，本实施例可适用于配电站服务器实现兼顾三种中性点接地方式的配网小电流接地选线功能的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在配电站服务器的测控模块中。如图5所示，该基于配电站服务器的小电流接地选线装置具体包括：采样值缓存模块310、分类选线结果数组计算模块320、综合选线结果数组计算模块330和故障选线结果信息输出模块340，其中，
采样值缓存模块310，用于母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
分类选线结果数组计算模块320，用于运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
综合选线结果数组计算模块330，用于根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
故障选线结果信息输出模块340，用于根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。
本发明实施例中，在检测到母线零序电压突变量启动元件动作后，首先缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值，其次运用不同种类的选线算法基于所述采样值分时来确定与各选线算法对应的分类选线结果数组，再根据与各选线算法对应的分类选线结果数据确定综合选线结果数组，最后根据综合选线结果数据确定出配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。在上述技术方案中，综合了不同种类的选线算法的选线结果来确定配电站服务器的单相接地故障选线告警信息，并非是基于一种选线算法的选线结果来确定单相接地故障选线告警信息，也不是在多种选线方法中选择一种来确定单相接地故障选线告警信息，能够适应配网不同的中性点接地方式、不同的过渡电阻以及不同的故障时刻等情况。另外，本发明实施例在配电站服务器的测控模块中增加了一个接地选线软件模块完成接地选线功能，不需要增加额外的硬件开销。
进一步的，分类选线结果数组计算模块320，具体运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值分时计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
进一步的，综合选线结果数组计算模块330，具体用于获取所述各选线算法的权值；对各选线算法对应的分类选线结果数组，采用模糊加权平均算法计算得到所述综合选线结果数组。
进一步的，故障选线结果信息输出模块340，具体用于如果所述综合选线结果数组中存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定与所述目标元素对应的线路为发生单相接地故障的线路，并输出与所述目标元素对应的线路的单相接地故障选线告警信息；如果所述综合选线结果数组中不存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定母线为发生单相接地故障的线路，并输出所述母线的单相接地故障选线告警信息。
进一步的，故障选线结果信息输出模块340，具体用于如果所述综合选线结果数组中存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定与所述目标元素对应的线路为发生单相接地故障的线路，并输出与所述目标元素对应的线路的单相接地告警信号，或者输出与所述目标元素对应的线路的GOOSE跳闸信号；如果所述综合选线结果数组中不存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定母线为发生单相接地故障的线路，并输出所述母线的接地告警信号。
具体的，所述各选线算法的权值是在所述各选线算法的初始权值的基础上，通过小电流接地***的实时数字仿真仪故障仿真，对所述小电流接地选线算法进行测试微调后得到的最终权值；其中，所述各选线算法的初始权值是根据各选线算法的特点确定的。
作为一种可选的实施方式，分类选线结果数组计算模块320，具体用于在所述各条线路中确定投入运行的各条目标线路，其中，要求所述目标线路断路器位置GOOSE输入信号在合位，或者，所述目标线路零序电流的采样值大于设定阈值；运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；其中，所述分类选线结果数组中存放与所述各条目标线路对应的分类选线结果。
进一步的，所述采样值的采样率为每周波80点；对应的，分类选线结果数组计算模块320，具体用于分别运用首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
上述基于配电站服务器的小电流接地选线装置可执行本发明任意实施例所提供的基于配电站服务器的小电流接地选线方法，具备执行的基于配电站服务器的小电流接地选线方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图6为本发明实施例四提供的一种配电站服务器的结构示意图，如图6所示，该设备包括：
一个或多个处理器410，图6中以一个处理器410为例；
存储器420；
所述配电站服务器还可以包括：输入模块430和输出模块440。
所述配电站服务器中的处理器410、存储器420、输入模块430和输出模块440可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及软件模块，如本发明实施例中基于配电站服务器的小电流接地选线方法对应的程序指令/模块(例如，附图5所示的采样值缓存模块310、分类选线结果数组计算模块320、综合选线结果数组计算模块330和故障选线结果信息输出模块340)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行配电站服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的基于配电站服务器的小电流接地选线方法。
存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据配电站服务器的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入模块430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与配电站服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出模块440可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法，该方法包括：
母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息。
可选的，该计算机可执行指令在由微处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法的技术方案。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台设备(可以是个人计算机，微处理器，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于配电站服务器的小电流接地选线装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种基于配电站服务器的小电流接地选线方法，其特征在于，包括：
母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息；
其中，所述母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值，包括：利用母线零序电压设计一个3U0突变量启动元件，用于判断3U0的突变量是否大于设定阈值；在3U0突变量启动元件动作后，缓存设定周波数的母线零序电压和各条线路零序电流的采样值；
所述采样值的采样率为每周波预设点；
所述根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组，包括：
设定所述各选线算法的权值；
对各选线算法对应的分类选线结果数组，采用模糊加权平均算法计算得到所述综合选线结果数组；
所述各选线算法的权值是在所述各选线算法的初始权值的基础上，通过小电流接地***的实时数字仿真仪故障仿真，对所述小电流接地选线算法进行测试微调后得到的最终权值；
其中，所述各选线算法的初始权值是根据各选线算法的特点设定的；
在所述各条线路中确定投入运行的各条目标线路，其中，要求所述目标线路断路器位置GOOSE输入信号在合位，或者，所述目标线路零序电流的采样值大于设定阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，包括：
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值分时计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息，包括：
如果所述综合选线结果数组中存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定与所述目标元素对应的线路为发生单相接地故障的线路，并输出与所述目标元素对应的线路的单相接地故障选线告警信息；
如果所述综合选线结果数组中不存在数值大于设定阈值的目标元素，则确定母线为发生单相接地故障的线路，并输出所述母线的单相接地故障选线告警信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，输出所述线路的单相接地故障选线告警信息，包括：
输出与所述目标元素对应的线路的单相接地告警信号，或者输出与所述目标元素对应的线路的GOOSE跳闸信号；
输出所述母线的单相接地故障选线告警信息，包括：
输出所述母线的单相接地告警信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，包括：
运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；其中，所述分类选线结果数组中存放与所述各条目标线路对应的分类选线结果。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，
所述运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组，包括：
分别运用首半波法、零序有功分量方向法、暂态容性电流方向法、暂态能量积分法、零序电流群体比幅法以及5次谐波群体比幅法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组。
7.一种基于配电站服务器的小电流接地选线装置，其特征在于，包括：
采样值缓存模块，用于母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值；
分类选线结果数组计算模块，用于运用不同种类的选线算法对所述母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值计算输出与各选线算法对应的分类选线结果数组；
综合选线结果数组计算模块，用于根据各选线算法对应的分类选线结果数组，计算输出综合选线结果数组；
故障选线结果信息输出模块，用于根据所述综合选线结果数组，输出所述配电站服务器的单相接地故障选线告警信息；
其中，所述母线零序电压突变量启动元件动作后，缓存故障暂态过程中设定周波数的母线零序电压的采样值和各条线路零序电流的采样值，包括：利用母线零序电压设计一个3U0突变量启动元件，用于判断3U0的突变量是否大于设定阈值；在3U0突变量启动元件动作后，缓存设定周波数的母线零序电压和各条线路零序电流的采样值；
所述采样值的采样率为每周波预设点；
综合选线结果数组计算模块，具体用于获取所述各选线算法的权值；对各选线算法对应的分类选线结果数组，采用模糊加权平均算法计算得到所述综合选线结果数组；
所述各选线算法的权值是在所述各选线算法的初始权值的基础上，通过小电流接地***的实时数字仿真仪故障仿真，对所述小电流接地选线算法进行测试微调后得到的最终权值；其中，所述各选线算法的初始权值是根据各选线算法的特点确定的；
分类选线结果数组计算模块，具体用于在所述各条线路中确定投入运行的各条目标线路，其中，要求所述目标线路断路器位置GOOSE输入信号在合位，或者，所述目标线路零序电流的采样值大于设定阈值。
8.一种配电站服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的微机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有微机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法。
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