配电网接地故障定位方法和装置与流程
本发明涉及配电网领域，具体而言，涉及一种配电网接地故障定位方法和装置。
背景技术：
小电流接地运行方式下，由于短路电流很小，配电网可以带故障运行2小时。但将接地线路当作正常线路运行时，接地故障产的过电压和接地电流，可能导致电缆/开关柜/电压互感器烧损、人畜触电等恶性事故，极大地威胁了电网的安全生产。随着电力电子技术、网络传输技术、磁盘存储技术的迅猛发展，配电终端的高频采样、录波信息实时上传主站的工程实践成为可能。
现有技术中，检测线路故障的方法通常采用如下方式：
基于单相接地故障发生后暂稳态的特征，给出了各种故障线路检测算法。
①基于稳态特征——零序电流群体比幅比相法
先进行零序电流比较，选出几个幅值较大的作为候选，然后在此基础上进行相位比较；如果某条线路方向与其它线路不同，则其为故障线路；如果所有零序电流同相位，则为母线装置。该方法被大多数选线装置所采用。该方法只能检测非瞬时接地故障，仅适用于中性点不接地系统，受过渡电阻影响大。
②基于稳态特征——零序无功功率方向法
利用中性点不接地系统故障线路零序电流相位滞后零序电压90°，而健全线路超前90°的特点，选择无功功率小于零(线路->母线)的线路为故障线路。该方法也是比较传统的方法，在欧洲应用较为广泛。该方法与“零序电流群体比幅比相法”的本质一样，仅适用于中性点不接地系统，且受过渡电阻影响大。
③基于暂态特征——零序无功功率方向法
计算馈线出线口，暂态信号持续时间内暂态无功功率q的方向，q<0表明暂态无功功率流向母线，为故障线路。
④基于暂态特征——电流相似性
计算馈线出线口，同一时刻不同线路之间暂态电流的相关性系数。相关系数接近于0的，为故障线路。稳态和暂态电流均可使用该方法选线，该方法也适用于故障点的定位。
但是，单相接地故障过程复杂，间歇性接地持续时间、消弧线圈补偿程度、过渡电阻等因素对故障电流的大小和方向影响较大，常常导致上述的某一种检测技术失效。
实际工程施工过程中，常常由于工程造价原因、电力电子设备谐振原因，无法大面积的安装零序电流ct和零序电压pt装置，导致上述某一种算法失效。没有自举性的单相接地故障检测算法，要求在单相接地故障检测系统中维护线路的图模数据，因此在工程应用中也不易进行持续维护。单相接地故障过程复杂，间歇性接地持续时间、消弧线圈补偿程度、过渡电阻、通讯干扰等因素对故障电流的大小和方向影响较大，仅采用单一算法常常导致单相接地故障选线失败。
针对相关技术中配电网接地故障定位方法不够准确的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种配电网接地故障定位方法和装置，以至少解决相关技术中配电网接地故障定位方法不够准确的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种配电网接地故障定位方法，该方法包括：接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障。
进一步地，接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数包括：接收线路监测终端发送的接地故障信号；在接收到接地故障信号之后，向线路监测终端发送数据读取指令；接收线路监测终端响应于数据读取指令反馈的在发生接地故障的时间点附近的预设时间范围的电参数。
进一步地，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障包括：计算第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数；判断第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数是否超过第一预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
进一步地，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障包括：计算第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数；判断第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数是否超过第一预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
进一步地，在至少一条线路还包括第二线路的情况下，根据第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障包括：计算第一线路的零序电流和第二线路的零序电流的相关系数，和/或，第一线路和第二线路的同相电流之间的相关系数，和/或，第一线路的直流分量和第二线路的直流分量之间的相关系数；分别判断上述的相关系数是否超过对应的预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种配电网接地故障定位装置，该装置包括：接收模块，用于接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；确定模块，用于在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；判断模块，用于分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障。
进一步地，接收模块包括：第一接收子模块，用于接收线路监测终端发送的接地故障信号；发送子模块，用于在接收到接地故障信号之后，向线路监测终端发送数据读取指令；第二接收子模块，用于接收线路监测终端响应于数据读取指令反馈的在发生接地故障的时间点附近的预设时间范围的电参数。
进一步地，确定模块包括：第一计算子模块，用于计算第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数；第一判断子模块，用于判断第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数是否超过第一预设阈值；第一确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
进一步地，确定模块包括：第二计算子模块，用于计算第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数；第二判断子模块，用于判断判断第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数是否超过第一预设阈值；第二确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
进一步地，在至少一条线路还包括第二线路的情况下，确定模块包括：第三计算子模块，用于计算第一线路的零序电流和第二线路的零序电流的相关系数，和/或，第一线路和第二线路的同相电流之间的相关系数，和/或，第一线路的直流分量和第二线路的直流分量之间的相关系数；第三判断子模块，用于分别判断上述的相关系数是否超过对应的预设阈值；第三确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
在本发明实施例中，通过接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障，解决了相关技术中配电网接地故障定位方法不够准确的技术问题，进而实现了能够更准确地对配电网接地故障进行定位的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的一种可选的配电网接地故障定位方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的配电网接地故障定位方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的配电网接地故障定位装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请提供了一种配电网接地故障定位方法的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种可选的配电网接地故障定位方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤s101，接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；
步骤s102，在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；
步骤s103，分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障。
在步骤s101提供的方案中，接收至少一个线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数，其中，每个线路监测终端设置在一条线路上，每条线路设置有至少一个线路监测终端。每个线路监测终端能够监测到设置的线路上对应的区间段的电参数，此外，每个线路监测终端所监测的电参数可以包括多种电参数，例如，电流、电压等。
在通过步骤s101接收到电参数之后，如果线路监测终端能够监测多种电参数，则可以通过每条线路自身的不同电参数之间的相关关系来判断该线路是否发生故障。如果步骤s101接收到的电参数包括多条线路的电参数，则根据每两条线路的同一种电参数之间的相关关系来判断是否发生故障。进而，分别判断至少一条线路中的每条线路是否发生接地故障。
可选的，以第一线路(至少一条线路中的任意一条线路)为例，在线路监测终端能够监测多种电参数和接收到的电参数包括多条线路的电参数的情况下，可以根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数来确定第一线路是否发生接地故障。
作为步骤s101提供的方案的一种可选的实施方式，接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数的步骤包括：接收线路监测终端发送的接地故障信号；在接收到接地故障信号之后，向线路监测终端发送数据读取指令；接收线路监测终端响应于数据读取指令反馈的在发生接地故障的时间点附近的预设时间范围的电参数。
作为步骤s102提供的方案的一种可选的实施方式，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障的步骤包括：计算第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数；判断第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数是否超过第一预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
作为步骤s102提供的方案的另一种可选的实施方式，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障的步骤包括：计算第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数；判断第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数是否超过第一预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
作为步骤s102提供的方案的另一种可选的实施方式，在至少一条线路还包括第二线路的情况下，根据第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障的步骤包括：计算第一线路的零序电流和第二线路的零序电流的相关系数，和/或，第一线路和第二线路的同相电流之间的相关系数，和/或，第一线路的直流分量和第二线路的直流分量之间的相关系数；分别判断上述的相关系数是否超过对应的预设阈值；根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
该实施例通过接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障，解决了相关技术中配电网接地故障定位方法不够准确的技术问题，进而实现了能够更准确地对配电网接地故障进行定位的技术效果。
下面结合图2对本申请提供的另一个配电网接地故障定位方法的实施例，如图2所示，该实施例包括如下步骤，需要说明的是，该实施例可以是以软件的方式实现如下步骤：
步骤1：收集故障录波数据、图模数据。
(1)基于零序电压与零序电流波形相关性的计算
计算单相接地故障所在拓扑岛的主变下每条10kv出线的零序电流(电参数)与母线上量测的零序电压(电参数)导数的相关系数
相关系数的计算方法可以借鉴如下的相关系数的定义公式进行计算：
上式的ρxy为相关系数，x和y是自变量时间t的因变量，虽然上式中时间t需取无限长，但对确定信号做相关分析时在有限长数据窗内仍然成立。对上式进行离散化，得到如下公式：
其中，-1≤ρ≤1。若ρ＝1，则两量间存在正线性关系；若ρ＝-1，则两量间存在负线性关系；若ρ＝0，则两量间完全不相关。一般地认为：ρ<0.3，没有相关性；0.3≤ρ<0.5，低度相关；0.5≤ρ<0.8，中度相关；0.8≤ρ<1，高度相关。
(2)一条线路不同相电流波形相关性的计算
a、b、c三相电流中，计算每两相的电流波形的相关系数ρ(ia,ib)、ρ(ia,ic)、ρ(ib,ic)。取三个相关系数中最小值作为本线路的相关系数。该相关性系数越接近1，说明该线路越倾向于健全线路；而相关性系数越接近-1，说明该线路越倾向于故障线路。
(3)两条线路零序电流波形相关性的计算
任选母线下的某一出线m为参考线路，依次计算线路m与该母线下其它线路的零序电流波形的相关系数ρ(i0m,i0n)。如果所有的相关系数都接近-1(即>-0.85)，说明线路m倾向为故障线路；如果所有的相关系数都接近1(即>0.85)，说明该母线倾向于故障线路；如果只有线路k的相关系数接近-1(即>-0.85)，说明线路k倾向为故障线路。
(4)两条线路同相电流波形相关性的计算
任选母线下的某一出线m为参考线路，依次计算线路m与该母线下其它线路的a相电流/b相电流/c相间同相电流波形的相关系数ρ(iam,ian)、ρ(ibm,ibn)、ρ(icm,icn)。令2条线路之间的相关系数ρmn＝min(ρ(iam,ian),ρ(ibm,ibn),ρ(icm,icn))。如果所有的相关系数ρmn都接近-1(即>-0.85)，说明线路m倾向为故障线路；如果所有的相关系数ρmn都接近1(即>0.85)，说明该母线倾向于故障线路；如果只有线路k的相关系数ρmk接近-1(即>-0.85)，说明线路k倾向为故障线路。
(5)提取直流分量特征值
对采集的电流录波数据，使用故障发生后1个周期内采用数据，使用下式计算母线和每条线路零序电流的直流分量idc：
选择最大的3个idc，按从大到小顺序idc,j、idc,k、idc,m。
如果idc,j>idc,k+idc,m，则认为线路j倾向为故障线路。该方法仅在电压过零点时发生故障，故障线路与非故障线路上零序暂态电流过小无法选线时，才采用该方法补充判断。
步骤2：根据上述步骤1提供的算法，计算每条线路的相关系数，形成相关系数矩阵ρ＝{ρk,1,ρk,2,ρk,3,ρk,4}k＝1,n。其中，母线为线路0。
步骤3：修正相关系数，在相关系数矩阵中，修正低相关系数的相关系数为0，其中，|ρ|≤0.3表示不相关或低相关，可以被认为是由于干扰信号造成的，因此对这个范围的相关系数，统一修正为0。
步骤4：选择负相关最大的线路。即：计算每个方法相关系数的最小值，即ρmin,1＝min(ρk,1)k＝1,n、ρmin,2＝min(ρk,2)k＝1,n、ρmin,3＝min(ρk,3)k＝1,n、ρmin,4＝min(ρk,4)k＝1,n。如果所有方法的最小相关系数都<＝-0.85，且都指向同一条线路j，则判定线路j为故障线路。算法结束，否则转入步骤5。
步骤5：如果所有方法的最小相关系数都<＝-0.85，但指向了多条线路，则进行算法融合处理。把这些线路组成一个子集，然后计算子集中每条线路的相关系数标准差和平均数，标准差最小的线路判定为故障线路；如果标准差一样，取平均数最小的线路判定为故障线路(标准差小，说明每个算法都倾向于这条线路为故障线路)。
例如，i、j、m这三条线路的最小相关系数<＝-0.85，则把这三条线路组成一个子集。线路i的四个算法相关系数分别为ρi,1、ρi,2、ρi,3、ρi,4，计算这4个相关系数的标准差和平均数。分别在计算线路j和线路m的标准差和平均数。取标准差最小的线路为故障线路。如果有2个或3个线路的标准差都一样，则取平均数最小的线路为故障线路。如果不是所有方法的最小相关系数都<＝-0.85，则转向步骤6。
步骤6：如果只有部分方法的最小相关系数<＝-0.85，则这部分方法组成一个子集，重复步骤4和步骤5的内容。否则，选出最小相关系数都在(-0.85，-05)之间方法组成子集，在进行类似步骤5的多源信息融合处理。首先计算子集中每条线路的平均数和标准差，然后选标准差最小的三条线路，从这三条线路中选择平均数最小的线路为故障线路。否则，转向步骤7。
步骤7：5计算每条线路的直流分量直流分量，判定故障线路。
步骤8：如果上述方法都无法筛选出故障线路，则选线失败。
步骤9：如果选线成功，则根据区段两侧电流的相关系数进行故障区段定位。
上述实施例采用了基于故障录波的波形相关性分析技术，充分考虑实际工程施工过程中终端的电流互感器(ct)、电压互感器(pt)的配置情况，终端的时间误差情况，使用多种特征分量进行录波波形的相关性综合分析，实现复杂配电网中各种单相接地故障的选线与定位。
基于多个特征分量的波形相关性算法，提高了单相接地故障选线与定位的准确性。该实施例对配电网中不同测量点的各种故障特征量进行融合处理，综合各个选线方法所提取的故障特征量进行选线，可有效地消除干扰的影响，提高了小电流接地故障处理的精度和鲁棒性。
具体而言，该实施例提供的配电网接地故障定位方法至少具有以下的技术效果：
(1)通过分相比较、三相电流合成零序电流的技术，使得本软件适用于线路上一相/两相/三相ct的配置情况，识别录波数据的相似度，进行单相接地故障的选线与定位。
(2)在进行电流波形相似度比较时，所采用的电流数据既包括暂态电流数据、也包括稳态电流数据，并采用了直流滤波技术；在进行波形相似度比较时，进行了三相电流的波形相似度计算、零序电流波形相似度计算、直流电流相似度计算。
(3)使用概率算法对多个算法结果进行融合，实现不同接地运行方式下、复杂配电网的单相接地故障选线与定位。
需要说明的是，在附图的流程图虽然示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请还提供了一种存储介质的实施例，该实施例的存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行本发明实施例的配电网接地故障定位方法。
本申请还提供了一种处理器的实施例，该实施例的处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的配电网接地故障定位方法。
本申请还提供了一种配电网接地故障定位装置的实施例。
图3是根据本发明实施例的一种可选的配电网接地故障定位装置的示意图，如图3所示，该装置包括接收模块10，确定模块20和判断模块30。其中，接收模块用于接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数；确定模块用于在至少一条线路包括第一线路的情况下根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障；判断模块用于分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障。
该实施例通过接收模块接收线路监测终端发送的在预设时间段内的至少一条线路的电参数，通过确定模块在至少一条线路包括第一线路的情况下，根据第一线路的不同电参数之间的相关系数，和/或，通过确定模块在至少一条线路包括第一线路的情况下，第一线路与其它线路的同一电参数之间的相关系数确定第一线路是否发生接地故障，通过判断模块分别判断至少一条线路中每条线路是否发生接地故障，解决了相关技术中配电网接地故障定位方法不够准确的技术问题，进而实现了能够更准确地对配电网接地故障进行定位的技术效果。
进一步地，接收模块包括：第一接收子模块，用于接收线路监测终端发送的接地故障信号；发送子模块，用于在接收到接地故障信号之后，向线路监测终端发送数据读取指令；第二接收子模块，用于接收线路监测终端响应于数据读取指令反馈的在发生接地故障的时间点附近的预设时间范围的电参数。
作为一种可选的实施方式，确定模块包括：第一计算子模块，用于计算第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数；第一判断子模块，用于判断第一线路的不同相位的电流突变量之间的相关系数是否超过第一预设阈值；第一确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
作为一种可选的实施方式，确定模块包括：第二计算子模块，用于计算第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数；第二判断子模块，用于判断判断第一线路的零序电流和零序电压之间的相关系数是否超过第一预设阈值；第二确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
作为一种可选的实施方式，在至少一条线路还包括第二线路的情况下，确定模块包括：第三计算子模块，用于计算第一线路的零序电流和第二线路的零序电流的相关系数，和/或，第一线路和第二线路的同相电流之间的相关系数，和/或，第一线路的直流分量和第二线路的直流分量之间的相关系数；第三判断子模块，用于分别判断上述的相关系数是否超过对应的预设阈值；第三确定子模块，用于根据判断结果确定第一线路是否发生接地故障。
上述的装置可以包括处理器和存储器，上述单元均可以作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。
上述本申请实施例的顺序不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
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