CN111830429B - 一种电力***的接地故障检测方法和装置 - Google Patents
一种电力***的接地故障检测方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电力***的接地故障检测方法，由微控制器执行，所述电力***的接地故障检测方法包括：接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻。本发明还公开了相应的装置，实施本发明，能有效判断电力***是否发生接地故障，并在发生了接地故障时，精确地获取故障发生时刻，极大地降低故障点定位的难度。
Description
技术领域
本发明涉及电力***技术领域，尤其涉及一种电力***的接地故障检测方法和装置。
背景技术
随着国家经济的高速发展，电力***的规模也在日益壮大，网络结构变得越来越复杂，并且用户对供电的稳定性要求也越来越高，因此需要对电力***不断加强和升级，避免在***运行过程中发生故障，即使发生故障，也要在故障发生后迅速、准确的找到故障发生的位置，进而迅速排除故障，确保电力***的安全运行，将损失降到最小。
目前配电网接地故障检测方法主要依靠零序电压信号和零序电流信号。根据检测到的变电站母线处的零序电压信号判断接地故障是否发生，并根据三相电流矢量合成后得到的零序电流进行接地故障点定位。要实现接地故障点的准确定位，则要求对故障发生时刻点的检测精度要达到数μs级。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：目前常规使用的配电网用暂态录波型故障指示器，三相传感器之间采用相互校正法进行对时，时间精度为100μs级，该精度等级难以满足高阻接地的故障检测及故障定位要求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电力***的接地故障检测方法和装置，能有效判断电力***是否发生接地故障，并在发生了接地故障时，精确地获取故障发生时刻，极大地降低故障点定位的难度。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电力***的接地故障检测方法，由微控制器执行，所述电力***的接地故障检测方法包括：
接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；
接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；
根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；
当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻。
作为上述方案的改进，所述接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳，具体包括：
获取外部有源晶振的时钟信号；
对所述时钟信号进行一次时钟分频，并将一次时钟分频后的时钟信号作为实时时钟芯片的时钟源，以生成秒级时间信号；
将一次时钟分频后的时钟信号进行二次时钟分频，得到1Hz时钟信号；
利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号；
对所述校准后的1Hz时钟信号进行计数，生成亚秒级时间信号；
根据所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号，得到所述高精度时间戳。
作为上述方案的改进，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障，具体包括：
计算所述零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标；
判断所述零序电压幅值指标是否超过第一预设阈值并持续第一预设时长；
当所述零序电压幅值指标超过第一预设阈值并持续第一预设时长时，判定所述电力***发生接地故障。
作为上述方案的改进，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障，具体包括：
获取所述零序电压数据的当前周波往前N个周波的基波的有效值，作为第一基波有效值集合；
获取所述零序电压数据的当前周波往前第N+1个周波的基波的有效值，作为第二基波有效值；
根据所述第一基波有效值集合和所述第二基波有效值，通过以下计算公式计算长期性电压变化指标：
U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|UN-U0|；
其中，U1、U2...UN为所述第一基波有效值集合，U0为所述第二基波有效值，N≥1；
判断所述长期性电压变化指标是否超过第预设二阈值；
当所述长期性电压变化指标超过第二预设阈值时，判定所述电力***发生接地故障。
作为上述方案的改进，所述当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻，具体包括：
计算所述零序电压数据的当前周波中每一电压采样点xi与上一周波中对应的电压采样点yi的差值，作为电压采样点增量；
根据所述电压采样点增量，通过以下计算公式计算时性突变指标：
其中，Δxi为所述电压采样点增量，M为周波中的电压采样点个数；
当判断所述时性突变指标超过第三预设阈值，且首次存在连续预设数量的电压采样点增量的绝对值均超过第四预设阈值时，确定所述预设数量的电压采样点增量中第一个电压采样点增量的电压采样点xi的采样时刻为所述故障发生时刻。
作为上述方案的改进，所述电力***的接地故障检测方法还包括：
在得到所述电力***的故障发生时刻之后，将所述电力***的故障发生时刻发送至通信模块，以使所述通信模块将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
本发明实施例还提供了一种电力***的接地故障检测装置，包括微控制器、GPS授时模块和零序电压采集模块；其中，所述微控制器分别连接所述GPS授时模块和所述零序电压采集模块；所述微处理器执行如上述权利要求1～5任一项所述的电力***的接地故障检测方法。
作为上述方案的改进，所述电力***的接地故障检测装置还包括通信模块；所述通信模块与所述微控制器连接；
所述通信模块用于在得到所述电力***的故障发生时刻之后，接受所述为控制器发送的所述电力***的故障发生时刻，并将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
作为上述方案的改进，所述电力***的接地故障检测装置还包括电源模块，所述电源电路分别连接所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块；
所述电源电路用于为所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块供电。
作为上述方案的改进，所述电力***的接地故障检测装置还包括数据存储模块；所述数据存储模块与所述微控制器连接。
与现有技术相比，本发明公开的电力***的接地故障检测方法和装置，由微控制器接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳。同时，所述微控制器接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻。通过获取到精确的故障发生时刻，从而在进行故障点定位的过程中，能够极大地降低故障点定位的难度，有利于及时准确地排查和解决电力***发生的故障，提高电力***的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例一中一种电力***的接地故障检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一中步骤S1的流程示意图；
图3是本发明实施例一中一种优选实施方式下步骤S1的流程示意图；
图4是本发明实施例一中一种实施方式下步骤S3的流程示意图；
图5是本发明实施例一中另一种实施方式下步骤S3的流程示意图；
图6是本发明实施例一中步骤S4的流程示意图；
图7是本发明实施例二中一种电力***的接地故障检测装置的结构示意图；
图8是本发明实施例二中GPS授时模块的电路结构示意图；
图9是本发明实施例二中通信模块的电路结构示意图；
图10是本发明实施例二中电源模块的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例一中一种电力***的接地故障检测方法的步骤流程示意图。本发明实施例提供的一种电力***的接地故障检测方法，包括步骤S1至S4：
S1、接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；
S2、接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；
S3、根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；
S4、当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻。
在本发明实施例中，所述电力***的接地故障检测方法由微控制器(MCU)执行。其中，所述GPS授时模块、所述零序电压采集模块分别与所述微控制器连接。所述GPS授时模块用于获取GPS授时***的秒脉冲时钟信号，以使所述微控制器实现与GPS授时***的高精度对时，从而得到高精度时间戳，有利于在检测电力***的故障发生时刻的过程中，得到高精度的故障发生时刻时间戳，降低后续故障定位的难度。
所述零序电压采集模块用于实时采集所述电力***的零序电压数据，以使所述微控制器根据所述零序电压数据分析所述电力***是否发生故障，以及故障发生时刻。在一种实施方式下，所述零序电压数据以正弦波的方式采集，采集频率为12.8KHz，即一秒采集12.8K数据，每个数据为2字节。一个正弦波为20ms，一个波256个数据，占用512字节。
采用本发明实施例的技术手段，所述微控制器通过GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；并根据所述零序电压采集模块实时采集的零序电压数据，判断电力***是否发生接地故障；若判定电力***发生接地故障，则进一步根据所述零序电压数据，分析得到高精度的故障发生时刻时间戳。通过获取到精确的故障发生时刻，在进行故障点定位的过程中，能够极大地降低故障点定位的难度，有利于及时准确地排查和解决电力***发生的故障，提高电力***的安全稳定运行。
作为优选的实施方式，参见图2，是本发明实施例一中步骤S1的流程示意图。本发明实施例提供的电力***的接地故障检测方法中步骤S1通过步骤S11至S16执行：
S11、获取外部有源晶振的时钟信号；
S12、对所述时钟信号进行一次时钟分频，并将一次时钟分频后的时钟信号作为实时时钟芯片的时钟源，以生成秒级时间信号；
S13、将一次时钟分频后的时钟信号进行二次时钟分频，得到1Hz时钟信号；
S14、利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号；
S15、对所述校准后的1Hz时钟信号进行计数，生成亚秒级时间信号；
S16、根据所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号，得到所述高精度时间戳。
具体地，参见图3，是本发明实施例一中一种优选实施方式下步骤S1的流程示意图。在本发明实施例中，所述微控制器为STM32L4+芯片，其将外部有源晶振的时钟信号作为自身的高速外部时钟HSE的输入；其中，HSE采用by-pass模式。所述微控制器的内部定时器TIM进行对所述时钟信号进行时钟分频，分频后的时钟信号作为低速外部时钟LSE的输入；其中，LSE采用by-pass模式；LSE将分频后的时钟信号作为RTC的时钟源，产生秒级时间信号，也即年月日时分秒信号；所述微控制器的内部低功耗定时器LPTIM的时钟源也选为LSE，对时钟信号进行再次时钟分频以产生1Hz时钟信号。
接着，利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号。具体地，利用当前获取的所述GPS秒脉冲时钟信号读取所述微控制器的内部低功耗计数器LPTIM产生的1Hz时钟信号并记录，并在下次获取所述GPS秒脉冲时钟信号时再读取计数值，将其与理论计算值相比较，得到当前1Hz时钟信号的频率误差，并判断所述1Hz时钟信号是否准确。若不准确，则根据当前的频率误差调整分频因子，重新对外部有源晶振的时钟信号进行时钟分频，以得到新的1Hz时钟信号，并再次利用GPS秒脉冲时钟信号判断所述新的1Hz时钟信号是否准确，以此反复迭代直至所述1Hz时钟信号准确，得到校准后的1Hz时钟信号。
最后，由内部计数器TIM对校准后的1Hz时钟信号计数，计数器的输出即为亚秒级时间。将所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号结合，得到所述高精度时间戳。
采用本发明实施例的技术手段，通过所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，对所述微控制器的内部时钟信号进行校准，实现与GPS授时***的高精度对时，对时精度小于10μs，从而得到高精度时间戳。使得安装在其他位置的传感器也可实现高精度对时，将高精度故障时刻时间戳传给后台并进行数据召测，有利于在检测电力***的故障发生时刻的过程中，得到高精度的故障发生时刻时间戳，降低后续故障定位的难度。
进一步地，在一种实施方式下，参见图4，是本发明实施例一中一种实施方式下步骤S3的流程示意图。本发明实施例的步骤S3通过步骤S311至S313执行：
S311、计算所述零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标；
S312、判断所述零序电压幅值指标是否超过第一预设阈值并持续第一预设时长；
S313、当所述零序电压幅值指标超过第一预设阈值并持续第一预设时长时，判定所述电力***发生接地故障。
在本发明实施例中，通过计算当前获取的零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标，用于判断所述电力***是否发生接地故障。优选地，将所述第一预设阈值设置为20V，将所述第一预设时长设置为5s。当计算得到当前的零序电压幅值指标超过20V并持续5s以上，则判定所述电力***发生接地故障。
可以理解的，将第一预设阈值设置为20V，将所述第一预设时长设置为5s仅为本发明实施例中的一种优选实施方式，在实际应用中，也可以根据电力***的实际运行情况对所述第一预设阈值和所述第一预设时长进行调整，均不影响本发明取得的有益效果。
在另一种实施方式下，参见图5，是本发明实施例一中另一种实施方式下步骤S3的流程示意图。本发明实施例的步骤S3通过步骤S321至S325执行：
S321、获取所述零序电压数据的当前周波往前N个周波的基波的有效值，作为第一基波有效值集合；
S322、获取所述零序电压数据的当前周波往前第N+1个周波的基波的有效值，作为第二基波有效值；
S323、根据所述第一基波有效值集合和所述第二基波有效值，通过以下计算公式计算长期性电压变化指标：
U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|UN-U0|；
其中，U1、U2...UN为所述第一基波有效值集合，U0为所述第二基波有效值，N≥1；
S324、判断所述长期性电压变化指标是否超过第预设二阈值；
S325、当所述长期性电压变化指标超过第二预设阈值时，判定所述电力***发生接地故障。
在本发明实施例中，用连续的N个周波的基波的有效值(50Hz工频量)U1、U2...UN，分别减去N周波前的第一个周波的基波的有效值U0，取其绝对值后依次累加，得到所述长期性电压变化指标U，用于判断所述电力***是否发生接地故障。当所述长期性电压变化指标U超过第二预设阈值时，判定所述电力***发生接地故障。优选地，N取值为64，所述第二预设阈值为60V。
作为举例，这连续的64个周波的有效值记为U1,U2…U64。这连续的64个周波前的周波的有效值记为U0。
则所述长期性电压变化指标为：U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|U64-U0|。
判断是否存在U>60V，若是，则判定所述电力***发生接地故障。
可以理解的，将N取值为64，将第二预设阈值设置为60V仅为本发明实施例中的一种优选实施方式，在实际应用中，也可以根据电力***的实际运行情况对N的取值和所述第人预设阈值进行调整，均不影响本发明取得的有益效果。
进一步地，当判定所述电力***发生接地故障时，需要进一步根据所述高精度时间戳，获取电力***的高精度故障发生时刻。参见图6，是本发明实施例中电力***的接地故障检测方法步骤S4的流程示意图。本发明实施例中的步骤S4通过步骤S41至S43执行：
S41、计算所述零序电压数据的当前周波中每一电压采样点xi与上一周波中对应的电压采样点yi的差值，作为电压采样点增量；
S42、根据所述电压采样点增量，通过以下计算公式计算时性突变指标：
其中，Δxi为所述电压采样点增量，M为周波中的电压采样点个数；
S43、当判断所述时性突变指标超过第三预设阈值，且首次存在连续预设数量的电压采样点增量的绝对值均超过第四预设阈值时，确定所述预设数量的电压采样点增量中第一个电压采样点增量的电压采样点xi的采样时刻为所述故障发生时刻。
在本发明实施例中，将当前周波中各电压采样点减去上一个周波各对应的电压采样点，根据减去后得到的电压采样点增量计算这一个周波数据增量有效值的绝对值，作为时性突变指标，用于确定所述电力***的故障发生时刻。
作为优选的实施方式，将所述第三预设阈值设置为10V，将所述第四预设阈值设置为10V，将所述预设数量设置为5个。作为举例，假设每个周波的采样点数为256点，即对于50Hz工频信号来说，采样频率为12.8KHz。当前周波的256个采样点记为x1,x2,…x256，前一个波的256个采样点记为y1,y2,…y256，
则所述时性突变指标的计算值为
假设电压采样点增量为Δx1,Δx2,…Δx256，Δxi＝xi-yi,i＝1,2,…256，若所述时性突变指标的值超过第三预设阈值10V，则依次检测|Δx1|,|Δx2|,…|Δx256|，当首次发现连续的五个突变量的绝对值超过第四预设阈值10V，比如为|Δx50|,|Δx51|,…|Δx54|，则确定|Δx50|对应的电压采样点x50的采样时刻为故障发生时刻，由于所述微控制器已与所述GPS授时***高精度对时，根据所述高精度时间戳，可以得到所述电力***的高精度故障发生时刻。
可以理解的，将第三预设阈值设置为10V，将所述第四预设阈值设置为10V，将所述预设数量设置为5个仅为本发明实施例中的一种优选实施方式，在实际应用中，也可以根据电力***的实际运行情况对所述三预设阈值、第四预设阈值和所述预设数量进行调整，均不影响本发明取得的有益效果。
采用本发明实施例的技术手段，所述微控制器接收到零序电压数据后，根据所零序电压数据计算零序电压幅值指标、长期性电压变化指标和时性突变指标，当所述零序电压幅值指标或所述长期性电压变化指标满足相应的阈值条件时，判定电力***发生接地故障，并根据所述时性突变指标，分析得到电力***的故障发生时刻。另外，通过将所述微控制器与GPS授时***进行高精度对时，从而得到高精度的故障发生时刻时间戳，有利于降低后续故障定位的难度，
作为优选的实施方式，本发明实施例提供的所述电力***的接地故障检测方法还包括步骤S5：
S5、在得到所述电力***的故障发生时刻之后，将所述电力***的故障发生时刻发送至通信模块，以使所述通信模块将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
在本发明实施例中，所通信模块与所述微控制器连接。当所述微控制器分析得到所述电力***的故障发生时刻后，将所述故障发生时刻发送至所述通信模块，由所述通讯模块将电力***已发生故障这一信息以及故障发生时刻上报至后台。
优选地，所述通讯模块为4G通信模块，当所述4G通信模块接收到电力***已发生接地故障以及故障发生时刻的信息时，将这一信息上传至后台。作为距离，故障发生时刻的上传信息格式如表1所示：
表1故障发生时刻的上传信息格式
采用本发明实施例的技术手段，能将电力***已发生接地故障以及故障发生时刻的信息及时上传至后台，便于后台***安排工作人员及时准确地排查和解决电力***发生的故障，提高电力***的安全稳定运行。
参见图7，是本发明实施例二中一种电力***的接地故障检测装置的结构示意图。本发明实施例提供了一种电力***的接地故障检测装置20，包括微控制器21、GPS授时模块22和零序电压采集模块23；其中，所述微控制器21分别连接所述GPS授时模块22和所述零序电压采集模块23；所述微处理器21执行如上述实施例一所述的电力***的接地故障检测方法。
在本发明实施例中，参见图8，是本发明实施例中GPS授时模块的电路结构示意图。所述GPS授时模块22用于获取GPS授时***的秒脉冲时钟信号，以使所述微控制器21实现与GPS授时***的高精度对时，从而得到高精度时间戳，有利于在检测电力***的故障发生时刻的过程中，得到高精度的故障发生时刻时间戳，降低后续故障定位的难度。
进一步地，所述零序电压采集模块23包括ADC芯片，所述ADC芯片为主模式，通过串行外设接口SPI连接所述微控制器21，并采用DMA的方式将零序电压数据进行保存。所述零序电压数据以正弦波的方式采集，采集频率为12.8KHz，即一秒采集12.8K数据，每个数据为2字节。一个正弦波为20ms，一个波256个数据，占用512字节。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种电力***的接地故障检测装置20中的微控制器用于执行上述实施例一的一种电力***的接地故障检测方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
作为优选的实施方式，参见图7，所述电力***的接地故障检测装置20还包括通信模块24；所述通信模块24与所述微控制器21连接；
所述通信模块24用于在得到所述电力***的故障发生时刻之后，接受所述为控制器发送的所述电力***的故障发生时刻，并将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
参见图9，是本发明实施例中通信模块的电路结构示意图。所述通讯模块为4G通信模块。当所述微控制器分析得到所述电力***的故障发生时刻后，将所述故障发生时刻发送至所述通信模块，由所述通讯模块将电力***已发生故障以及故障发生时刻这一信息上报至后台，便于后台***安排工作人员及时准确地排查和解决电力***发生的故障，提高电力***的安全稳定运行。
所述4G通信模块与所述微控制器使用USART3进行通信，可以通过所述微控制器的PG4引脚控制所述4G通信模块的RESIN_N引脚电平实现所述4G通信模块的硬件复位，当PG4引脚电平为低时，RESIN_N引脚电平为高，所述4G通信模块正常工作。当PG4引脚电平为高(高电平持续时间为50ms-100ms)时，RESIN_N引脚电平为低，所述4G通信模块硬件复位。RESIN_N管脚无需上拉电阻，由于RESIN_N信号比较敏感，需要引入电容C21用于滤波。
优选地，所述通信模块24还用于在所述电力***的接地故障检测装置20的工作过程中，实时上报装置本身的心跳信息，以便于后台能够实时检测所述接地故障检测装置20是否处于正常工作状态。所述通信模块24定时给后台发送心跳包，信息格式如表2所示：
表2装置的心跳信息上报格式
作为优选的实施方式，参见图7，所述电力***的接地故障检测装置20还包括电源模块25，所述电源模块25分别连接所述微控制器21、所述零序电压采集模块23和所述通信模块24。所述电源电路25用于为所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块供电。
具体地，参见图10，是本发明实施例中电源模块的电路结构示意图。参见图10a，所述电源模块25将12V电压转换为3.3V，为所述微控制器21供电；参见图10b，所述电源模块25将12V电压转换为3.8V，为所述4G通信模块24供电；参见图10c，所述电源模块25将12V电压转换为5V，为所述零序电压采集模块22供电。通过所述电源模块为所述电力***的接地故障检测装置20中的各电路模块供电，从而保证所述电力***的接地故障检测装置20的正常工作。
作为优选的实施方式，参见图7，所述电力***的接地故障检测装置20还包括数据存储模块26；所述数据存储模块26与所述微控制器连接。所述数据存储模块26用于存储所述电力***的接地故障检测装置在工作过程中所需要存储的数据信息，包括但不限于所述零序电压数据、所述电力***已发生故障的信息，所述电力***的故障发生时刻。
本发明实施例二提供了一种电力***的接地故障检测装置，包括微控制器、GPS授时模块、零序电压采集模块、通信模块、电源模块和数据存储模块。所述微控制器接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳。同时，所述微控制器接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻。通过获取到精确的故障发生时刻，从而在进行故障点定位的过程中，能够极大地降低故障点定位的难度，有利于及时准确地排查和解决电力***发生的故障，提高电力***的安全稳定运行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电力***的接地故障检测方法，其特征在于，由微控制器执行，所述电力***的接地故障检测方法包括：
接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳；
接受零序电压采集模块所实时采集的电力***的零序电压数据；
根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障；
当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻；
其中，所述当所述电力***发生接地故障时，根据所述零序电压数据和所述高精度时间戳，得到所述电力***的故障发生时刻，具体包括：
计算所述零序电压数据的当前周波中每一电压采样点xi与上一周波中对应的电压采样点yi的差值，作为电压采样点增量；
根据所述电压采样点增量，通过以下计算公式计算时性突变指标：
其中，Δxi为所述电压采样点增量，M为周波中的电压采样点个数；
当判断所述时性突变指标超过第三预设阈值，且首次存在连续预设数量的电压采样点增量的绝对值均超过第四预设阈值时，确定所述预设数量的电压采样点增量中第一个电压采样点增量的电压采样点xi的采样时刻对应的高精度时间戳为所述故障发生时刻。
2.如权利要求1所述的电力***的接地故障检测方法，其特征在于，所述接受GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号，并利用所述GPS秒脉冲时钟信号进行内部时钟信号的校准，以得到高精度时间戳，具体包括：
获取外部有源晶振的时钟信号；
对所述时钟信号进行一次时钟分频，并将一次时钟分频后的时钟信号作为实时时钟芯片的时钟源，以生成秒级时间信号；
将一次时钟分频后的时钟信号进行二次时钟分频，得到1Hz时钟信号；
利用所述GPS授时模块所获取的GPS秒脉冲时钟信号对所述1Hz时钟信号进行校准，得到校准后的1Hz时钟信号；
对所述校准后的1Hz时钟信号进行计数，生成亚秒级时间信号；
根据所述秒级时间信号和所述亚秒级时间信号，得到所述高精度时间戳。
3.如权利要求1所述的电力***的接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障，具体包括：
计算所述零序电压数据的基波幅值有效值的绝对值，作为零序电压幅值指标；
判断所述零序电压幅值指标是否超过第一预设阈值并持续第一预设时长；
当所述零序电压幅值指标超过第一预设阈值并持续第一预设时长时，判定所述电力***发生接地故障。
4.如权利要求1所述的电力***的接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述零序电压数据，判断所述电力***是否发生接地故障，具体包括：
获取所述零序电压数据的当前周波往前N个周波的基波的有效值，作为第一基波有效值集合；
获取所述零序电压数据的当前周波往前第N+1个周波的基波的有效值，作为第二基波有效值；
根据所述第一基波有效值集合和所述第二基波有效值，通过以下计算公式计算长期性电压变化指标：
U＝|U1-U0|+|U2-U0|+(...)+|UN-U0|；
其中，U1、U2...UN为所述第一基波有效值集合，U0为所述第二基波有效值，N≥1；
判断所述长期性电压变化指标是否超过第预设二阈值；
当所述长期性电压变化指标超过第二预设阈值时，判定所述电力***发生接地故障。
5.如权利要求1所述的电力***的接地故障检测方法，其特征在于，所述电力***的接地故障检测方法还包括：
在得到所述电力***的故障发生时刻之后，将所述电力***的故障发生时刻发送至通信模块，以使所述通信模块将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
6.一种电力***的接地故障检测装置，其特征在于，包括微控制器、GPS授时模块和零序电压采集模块；其中，所述微控制器分别连接所述GPS授时模块和所述零序电压采集模块；所述微处理器执行如上述权利要求1～4任一项所述的电力***的接地故障检测方法。
7.如权利要求6所述的电力***的接地故障检测装置，其特征在于，所述电力***的接地故障检测装置还包括通信模块；所述通信模块与所述微控制器连接；
所述通信模块用于在得到所述电力***的故障发生时刻之后，接受所述为控制器发送的所述电力***的故障发生时刻，并将所述电力***的故障发生时刻上报至后台。
8.如权利要求7所述的电力***的接地故障检测装置，其特征在于，所述电力***的接地故障检测装置还包括电源模块，所述电源电路分别连接所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块；
所述电源电路用于为所述微控制器、所述零序电压采集模块和所述通信模块供电。
9.如权利要求6所述的电力***的接地故障检测装置，其特征在于，所述电力***的接地故障检测装置还包括数据存储模块；所述数据存储模块与所述微控制器连接。
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