一種配電網接地故障定位方法及系統與流程

本發明涉及配電網故障定位技術領域，特別涉及一種配電網接地故障定位方法及系統。

背景技術：

在我國配電網系統中，單相接地故障發生率最大，約占80％左右的比例。單相接地故障在潮濕的天氣中會頻繁發生，不僅影響了用戶的正常供電，而且可能產生過電壓，燒壞設備，甚至引起相間短路而擴大事故，因此這種故障將嚴重影響配電設備和配電網的安全。單相接地故障發生時，故障電流小、故障特征不明顯不類同，因此單相接地故障檢測判斷十分困難。現有技術中，主要通過以下方法來對單相接地故障進行檢測：

1、小電流接地選線裝置。小電流接地選線裝置只能夠選出帶有接地故障的線路，給出指示信號，不能定位故障位置。而且小電流接地故障的故障特征不顯著，諧振接地系統選線難，因此該裝置準確率不高。

2、信號源法。其原理是當單相接地故障發生時，人為的把接地故障時不明顯的信號放大，通過對故障線路上的不對稱的電流信號的特征分析進行故障的判斷與定位。這種方式信號源接入一次側給線路帶來安全隱患，無法準確檢測高阻接地故障。

3、傳統的單相接地故障指示器。傳統的單相接地故障指示器無法精確提取高頻暫態電流，高頻暫態電流的不精確導致故障的判斷和定位準確度低。

綜上所示，如何對單相接地故障進行準確檢測是本領域技術人員當前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種配電網接地故障定位方法及系統，可以顯著提高對單相接地故障進行檢測的準確度。其具體方案如下：

一種配電網接地故障定位方法，包括：

對三相配電線路中的每一相線路進行監測，若出現故障特征波形，則進行錄波，得到相應線路的錄波文件；

將所述三相配電線路中的每一相線路的錄波文件進行匯集整合，得到故障錄播文件；

將所述故障錄波文件合成暫態錄波文件，并根據變化幅度最大的兩點之間的波形，確定故障位置，并在接線圖中顯示所述故障位置。

優選的，所述錄波文件與所述故障錄波文件的時間差小于預設值。

優選的，所述錄波文件包括故障點前3個和后5個周期的波形。

本發明還公開了一種配電網接地故障定位系統，包括：

采集模塊，用于對三相配電線路中的每一相線路進行監測，若出現故障特征波形，則進行錄波，得到相應線路的錄波文件；

匯集模塊，用于將所述三相配電線路中的每一相線路的錄波文件進行匯集整合，得到故障錄播文件；

處理模塊，用于將所述故障錄波文件合成暫態錄波文件，并根據變化幅度最大的兩點之間的波形，確定故障位置，并在接線圖中顯示所述故障位置。

優選的，所述采集模塊包括在三相配電線路中每一相線路上設置的采集單元。

優選的，所述采集模塊與所述匯集模塊每經過預設時間長度，則進行時間同步，使得所述錄波文件與所述故障錄波文件的時間差小于預設值。

優選的，所述采集模塊將采集的故障點前3個和后5個周期的波形作為所述錄波文件。

本發明公開的一種配電網接地故障定位方法，包括：對三相配電線路中的每一相線路進行監測，若出現故障特征波形，則進行錄波，得到相應線路的錄波文件；將上述三相配電線路中的每一相線路的錄波文件進行匯集整合，得到故障錄播文件；將上述故障錄波文件合成暫態錄波文件，并根據變化幅度最大的兩點之間的波形確定故障位置，并在接線圖中顯示上述故障位置，可見，本發明將定位過程分為采集、匯集、合成三個步驟進行，在發生故障時，對每一相線路分別錄波，將相應的錄波文件匯集整合，根據對通過故障錄播文件合成的暫態錄波文件中故障前后的波形進行比較分析，從而對故障進行判斷與定位，顯著提高了對單相接地故障進行檢測的準確度。

此外，本發明還公開了一種配電網接地故障定位系統，與上述防具有相同的技術效果，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明公開的一種配電網接地故障定位方法的流程示意圖；

圖2為本發明公開的一種配電網接地故障定位系統的模塊示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開的一種配電網接地故障定位方法，可以顯著提高對單相接地故障進行檢測的準確度。

在一種具體的實施方案中，參見圖1所示，包括步驟S1-S3，其中：

步驟S1：對三相配電線路中的每一相線路進行監測，若出現故障特征波形，則進行錄波，得到相應線路的錄波文件。

本發明實施方案中，通過卡具將相應的錄播設備安裝在配電線路上，每相線路上分別安裝1臺，以實現對各相線路進行實時監測和錄波。

需要說明的是，步驟S3中暫態錄波型故障指示器是長期掛在配電線路上的設備，設計的免維護使用壽命在5年以上，自取電線圈所提供的也有限，因此需要在兼顧功耗與性能設定一個能準確定位故障的指標。經過大量的測試和優化工作后本發明采用的錄波范圍包括故障點前3個到后5個周波，每個周波80個采樣點。當然，可以選擇其他的錄播范圍和采樣點，選擇更大的錄波范圍和更多的采樣點，則相應地會獲得更準確的錄波文件，也更有利于在步驟S2和S3中獲得更準確的結果。

需要進一步說明的是，針對故障指示器長期在線路上運行且維護較少的特點，本發明具備自取電功能，線路電流>5A時，自取電即可滿足全功能穩定運行。

步驟S2：將上述三相配電線路中的每一相線路的錄波文件進行匯集整合，得到故障錄播文件。

本發明實施例中，考慮到實際數據處理時統一性，步驟S1中獲取的錄波文件為符合Comtrade 1999標準要求的文件(及包含一個dat數據文件和一個cfg配置文件)，因為錄波文件是對三相線路中的每一相的電流和電壓波形進行錄制，需要對錄制的電流和電壓波形進行合成以得到相應的故障錄波文件，因此需要對錄波動作和匯集合成動作之間的時間進行同步，即確保錄波文件與上述故障錄波文件的時間差小于預設值，在此，預設值取半個采樣點時間間隔，即1秒÷50Hz÷80個采樣點÷2＝125微秒。當然，也可以取其他小于半個采樣點時間間隔的時間。

步驟S3：將上述故障錄波文件合成暫態錄波文件，并根據變化幅度最大的兩點之間的波形，確定故障位置，并在接線圖中顯示上述故障位置。

本發明實施方案中，將故障錄波文件合成為暫態零序電流波形，根據故障線路和非故障線路的暫態零序電流波形不相似的原理判定故障位置并在一次接線圖的界面上展示故障位置。當然，在合成暫態錄波文件的同時，還可繼續接收該線路上繼續采集的故障錄波文件。

可以理解的是，暫態零序電流需要三相線路同時穿過互感器才可以獲取，但是在實際中，架空線相距較遠，不能直接將導線穿過互感器測量。針對此缺點本發明將定位過程分為采集、匯集、合成三個步驟進行。在發生故障時，對每一相線路分別錄波，將相應的錄波文件匯集整合，根據對通過故障錄播文件合成的暫態錄波文件中故障前后的波形進行比較分析，從而對故障進行判斷與定位。

本發明還公開了一種配電網接地故障定位系統，參見圖2所示，包括采集模塊11、匯集模塊12和處理模塊13，其中：

采集模塊11，用于對三相配電線路中的每一相線路進行監測，若出現故障特征波形，則進行錄波，得到相應線路的錄波文件。

本發明實施方案中，采集模塊包括通過卡具將相應的錄播設備安裝在配電線路上的采集單元，每相線路上分別安裝1臺，以實現對各相線路進行實時監測和錄波。

需要說明的是，三相配電線路上預設的暫態錄波型故障指示器是長期掛在配電線路上的設備，設計的免維護使用壽命在5年以上，自取電線圈所提供的也有限，因此需要在兼顧功耗與性能設定一個能準確定位故障的指標。經過大量的測試和優化工作后本發明采用的錄波范圍包括故障點前3個到后5個周波，每個周波80個采樣點。當然，可以選擇其他的錄播范圍和采樣點，選擇更大的錄波范圍和更多的采樣點，則相應地會獲得更準確的錄波文件，也更有利于匯集模塊12和處理模塊13在處理中得到更準確的結果。

需要進一步說明的是，針對故障指示器長期在線路上運行且維護較少的特點，本發明的采集模塊具備自取電功能，線路電流>5A時，自取電即可滿足全功能穩定運行。

匯集模塊12，用于將上述三相配電線路中的每一相線路的錄波文件進行匯集整合，得到故障錄播文件。

本發明實施例中，考慮到實際數據處理時統一性，采集模塊獲取的錄波文件為符合Comtrade 1999標準要求的文件(及包含一個dat數據文件和一個cfg配置文件)，因為錄波文件是對三相線路中的每一相的電流和電壓波形進行錄制的，匯集模塊需要對錄制的電流和電壓波形進行合成以得到相應的故障錄波文件，因此需要對采集模塊和匯集模塊之間的時間進行同步，即確保錄波文件與上述故障錄波文件的時間差小于預設值，在此，預設值取半個采樣點時間間隔，即1秒÷50Hz÷80個采樣點÷2＝125微秒。當然，也可以取其他小于半個采樣點時間間隔的時間。

考慮到實際使用的延時情況，匯集模塊通常安裝設置在采集模塊附近的電線桿上，通過微功率無線的通信方式進行時間同步，從而不影響相應的故障錄波文件合成的結果；同時匯集模塊通過GPRS等運營商網絡將故障錄波文件傳輸給處理模塊。

處理模塊13，用于將上述故障錄波文件合成暫態錄波文件，并根據變化幅度最大的兩點之間的波形，確定故障位置，并在接線圖中顯示上述故障位置。

本發明實施方案中，處理模塊將故障錄波文件合成為暫態零序電流波形，根據故障線路和非故障線路的暫態零序電流波形不相似的原理判定故障位置并在一次接線圖的界面上展示故障位置。當然，處理模塊在合成暫態錄波文件的同時，還可繼續接收該線路上其他匯集模塊上傳的故障錄波文件。

需要說明的是，在實際使用中，處理模塊的功能通常由后臺主站實現，由于后臺主站可能會出現已建成且改造較困難的情況，無法將故障錄波文件合成為暫態零序電流波形，因此可以將故障錄波文件合成為暫態零序電流波形由匯集模塊完成。此時，需要對匯集模塊設置電池，相應的，依照上文中通過GPRS等運營商網絡進行傳輸，流量約增加1/6。

可以理解的是，暫態零序電流需要三相線路同時穿過互感器才可以獲取，但是在實際中，架空線相距較遠，不能直接將導線穿過互感器測量。針對此缺點本發明將定位過程分為采集、匯集、合成三個步驟進行。在發生故障時，對每一相線路分別錄波，將相應的錄波文件匯集整合，根據對通過故障錄播文件合成的暫態錄波文件中故障前后的波形進行比較分析，從而對故障進行判斷與定位。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上對本發明所提供的一種配電網接地故障定位方法及系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。