故障自适应识别方法、电子设备与流程

本发明涉及技术领域，具体涉及一种故障自适应识别方法、电子设备。

背景技术：

到目前为止，配电网主要采用过流作为故障识别判据，需要配电网管理部门在设备投运前预先给出过流的门槛定值。随着配电网规模逐年增长，网络拓扑愈加复杂，加上架空、电缆线路混合，负荷分布不均匀的特点，故障电流随线路长度、负荷大小的变化呈现不同数值特征，从而造成过流定值整定困难，使得传统的预先给出过流门槛定值和采用纯过流的稳态量判据完成保护逻辑判断的方法，已经不能再满足当前复杂系统的需求。若依旧继续使用定值整定方法和采用纯过流的稳态量判据完成保护逻辑判断，不合理的整定有可能造成误判，进而影响下一步的动作策略，最终会影响故障隔离和供电恢复，有可能会造成健全区域的大面积停电以及系统的不安全合环运行，严重影响配电自动化系统的可靠性和国民的供电质量。

因此，现有的配电网故障识别技术还有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种故障自适应识别方法及系统、电子设备，以提升故障识别的智能化水平，满足当前复杂系统的需求，提高配电自动化系统的可靠性和国民的供电质量。

为了实现本发明目的，根据本发明第一方面，本发明实施例提供一种小电阻接地系统故障自适应识别方法，所述方法应用于在配网终端在vv接线下只能测得uab、ubc、uca和ia、ic、3i0的情况下，所述方法包括如下步骤：

s1在线路故障点处测得uab、ubc、uca和ia、ic、3i0的暂态电气量，并抽象出各种故障类型暂态电气量的分布特征；

其中，uab、ubc和uca均为系统线电压，ia和ic为系统线电流，i0为系统零序电流；

s2判断是否有ia或ic的突变量大于第一设定值且3i0突变量大于第二设定值；

s3若s2判断结果为否，则判定无故障，循环结束；

s4若s2判断结果为是，则进行步骤s5；

s5判断3i0是否大于第三设定值；

s6若s5判断结果为否，且uab、ubc、uca均小于0.2un，则判定为abc三相短路故障；其中，un为系统额定电压。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s7若s5判断结果为否，仅uab<0.2un，且uab与ubc、uca角度反向，ic<0.1in，则判定为ab相间短路故障；

其中，in为系统额定电流。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s7若s5判断结果为否，仅ubc<0.2un，且ubc与uab、uca角度反向，ia<0.1in，则判定为bc相间短路故障；

其中，in为系统额定电流。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s7若s5判断结果为否，仅uca<0.2un，且uca与uab、ubc角度反向，ib<0.1in，则判定为ac相间短路故障；

其中，in为系统额定电流。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s8若s5判断结果为否，且ab、bc和ac相间均无短路故障，则判定无故障，循环结束。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s9若s5判断结果为是，且不满足uab、ubc和uca均大于0.2un，则根据uab、ubc和uca的值判定是否单相接地故障。

在一些实施例中，若uab＝uac＝1.732un，则判定a相接地故障；

若ubc＝uab＝1.732un，则判定b相接地故障；

若uac＝ubc＝1.732un，则判定c相接地故障。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s10若s5判断结果为是，且仅uab<0.2un，则判定为ab相间短路接地故障；

若s5判断结果为是，且仅ubc<0.2un，则判定为bc相间短路接地故障；

若s5判断结果为是，且仅uac<0.2un，则判定为ac相间短路接地故障。

在一些实施例中，所述方法还包括如下步骤：

s11若s5判断结果为是，且ab、bc和ac相间均无短路接地故障，则判定无故障，循环结束。

根据本发明第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，以实现如本发明第一方面所述的故障自适应识别方法。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

现有技术定值整定方法和采用纯过流的稳态量判据完成保护逻辑判断的不足之处，经常伴随误整定、拒动和误动事故的发生，使得故障类型判断不是十分准确。本发明实施例提出一种故障自适应识别方法、电子设备和计算机可读存储介质，其研究不同故障类型在故障发生时刻的暂态电气量特性，并对该电压、电流的突变量等电气量特性进行抽象，提炼出不同故障类型暂态电气量的判据，无需定值整定就能对故障进行准确识别，解决了定值整定困难及误整定的问题，提高了配电自动化的可靠性，同时极大了缩减了工作人员在定值设置、调试和运行方面的工作量，为实现无定值自适应故障识别提供简单、方便和实用的有效判据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中所述一种小电阻接地系统故障自适应识别方法流程图。

图2为本发明实施例二中所述一种小电阻接地系统结构示意图。

图3为本发明实施例二中所述小电阻接地系统a相接地故障电压相量分布图。

图4为本发明实施例二中所述小电阻接地系统bc相间短路故障电压相量分布图。

图5为本发明实施例二中所述小电阻接地系统bc相间短路接地故障电压相量分布图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如图1所示，本发明实施例一提供一种小电阻接地系统故障自适应识别方法，所述方法应用于在配网终端在vv接线下只能测得uab、ubc、uca和ia、ic、3i0的情况下，所述方法包括如下步骤：

s1在线路故障点处测得uab、ubc、uca和ia、ic、3i0的暂态电气量，并抽象出各种故障类型暂态电气量的分布特征；

其中，uab、ubc和uca均为系统线电压，ia和ic为系统线电流，i0为系统零序电流；

s2判断是否有ia或ic的突变量大于第一设定值且3i0突变量大于第二设定值；

s3若s2判断结果为否，则判定无故障，循环结束；

s4若s2判断结果为是，则进行步骤s5；

s5判断3i0是否大于第三设定值；

s6若s5判断结果为否，且uab、ubc、uca均小于0.2un，则判定为abc三相短路故障；其中，un为系统额定电压。

s7若s5判断结果为否，仅uab<0.2un，且uab与ubc、uca角度反向，ic<0.1in，则判定为ab相间短路故障；

若s5判断结果为否，仅ubc<0.2un，且ubc与uab、uca角度反向，ia<0.1in，则判定为bc相间短路故障；

若s5判断结果为否，仅uca<0.2un，且uca与uab、ubc角度反向，ib<0.1in，则判定为ac相间短路故障；其中，in为系统额定电流。

s8若s5判断结果为否，且ab、bc和ac相间均无短路故障，则判定无故障，循环结束。

s9若s5判断结果为是，且不满足uab、ubc和uca均大于0.2un，则根据uab、ubc和uca的值判定是否单相接地故障。

若uab＝uac＝1.732un，则判定a相接地故障；

若ubc＝uab＝1.732un，则判定b相接地故障；

若uac＝ubc＝1.732un，则判定c相接地故障。

s10若s5判断结果为是，且仅uab<0.2un，则判定为ab相间短路接地故障；

若s5判断结果为是，且仅ubc<0.2un，则判定为bc相间短路接地故障；

若s5判断结果为是，且仅uac<0.2un，则判定为ac相间短路接地故障。

s11若s5判断结果为是，且ab、bc和ac相间均无短路接地故障，则判定无故障，循环结束。

需说明的是，所述第一设定值、第二设定值和第三设定值可以根据系统实际运行情况实际调整设定，并不限于某一特定数值。

具体而言，本实施例所述识别方法根据系统故障表现对各类故障进行判别，其中，本实施例所述识别方法能够对系统单相接地故障、相间短路故障、相间短路接地故障以及三相短路故障进行识别。

其中，所述单相接地故障表现为：当发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压幅值为原来相电压幅值的1.732倍，而线电压幅值大小不变；系统中性点发生漂移且电压升高为相电压；有零序电流突变大于相应内部设定值。还会产生较高的过电压，间歇性电弧接地过电压和谐振过电压都有可能发生。

其中，所述相间短路故障表现为：当发生相间短路故障时，两个故障相电压幅值相等为原来的0.5倍，方向均与非故障相相反，非故障相电压大小和幅值均不变；系统中性点不会发生漂移；故障相电流大小相等，方向相反，有故障相电流突变大于相应内部设定值，非故障相电流为零。

其中，所述相间短路接地故障表现为：当发生相间短路接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压幅值上升为原来相电压幅值的1.5倍；系统中性点发生漂移且电压升高；有零序电流突变大于相应内部设定值。

其中，所述三相短路故障表现为：当发生三相短路故障时，故障相电压为零；有故障相电流突变大于相应内部设定值。

本实施例方法通过采集小电阻接地系统不同故障类型的电压、电流的值及其变化，进行故障自适应识别，其无需进行定值整定即可实现故障类型检测和判别，能够快速计算故障电流大小，解决定值整定困难以及误整定的问题，降低了拒动、误动等事故的发生，实现故障类型信息准确上送配电自动化主站，完成故障的定位、隔离和自愈。此外，本发明实施例方法基于配电网系统电压、电流波动规律实现，对判别小电阻接地系统常见故障类型简单易行，准确可靠，方便实用；有利于电网工作人员在故障处理时，快速准确地确定故障类型和故障线路，缩短事故发生的时间，加强了电网安全运行的保护力度。

如图2所示为本发明实施例二所述一种小电阻接地系统结构，为了使运行调度人员在系统发生电压、电流波动时能够根据电压、电流波动规律，准确判断故障类型，快速处理故障，保障电网安全运行，下面分别基于小电阻接地系统就单相接地、相间短路、相间短路接地和三相短路等常见故障的不同表征，归类分析如下：

其中：故障前系统中性点表示：n0；故障后系统中性点表示：n1；故障前系统相电压表示：u0a、u0b、u0c；故障后系统相电压表示：u1a、u1b、u1c；系统线电压表示：uab、ubc、uac。

1、单相接地故障

根据图1所示，仿真得到故障点f的电气量暂态特征，进行分析与抽象。其中，图3为小电阻接地系统a相接地故障电压相量分布图。

其中，发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压变为1.732倍额定电压，且线电压不变，零序电流突变大于相应内部设定值。例如a相接地故障，uab＝uac＝1.732un，3i0>相应内部设定值。同理类似，可得b相接地故障和c相接地故障。

2、相间短路故障

根据图1所示，仿真得到故障点f的电气量暂态特征，进行分析与抽象，其中，图4为小电阻接地系统bc相间短路故障电压相量分布图。发生相间短路故障时，两个故障相电压幅值相等为原来的0.5倍，方向均与非故障相相反，非故障相电压大小和幅值均不变；故障相电流突变大于相应内部设定值，非故障相电流小于0.1倍额定电流。例如bc相间短路故障，ubc＝0,uab＝uac＝1.5un,ubc与uab、uac角度反向，ic突变>相应内部设定值，ia<0.1un。同理类似，可得ab相间短路故障和ac相间短路故障。

3、相间短路接地故障

根据图1所示，仿真得到故障点f的电气量暂态特征，进行分析与抽象，其中，图5为小电阻接地系统bc相间短路接地故障电压相量分布图。发生相间短路接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压为1.5倍额定电压；故障相电流大于相应内部设定值，零序电流突变大于相应内部设定值。例如bc相间短路接地故障，ubc＝0,uab＝uac＝1.5un,ic>突变相应内部设定值，3i0>相应内部设定值。同理类似，可得ab相间短路接地故障和ac相间短路接地故障。

4、三相短路故障

根据图1所示，仿真得到故障点f的电气量暂态特征，进行分析与抽象。发生三相短路故障时，故障相电压为零，故障相电流增大。有uab＝ubc＝uac＝0,ia、ic突变>第一设定值。

表1-小电阻接地系统常见故障类型实用判据表

综上所述，表1是实施例二所述小电阻接地系统常见故障实用判据表。实践证明，应用所述实用判据表，对判明小电阻系统常见故障性质简单方便，准确性高。为处理故障节约了很多时间，保障电网安全平稳运行，具有重要的实现意义。

本发明实施例三提供一种电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述程序时，以实现如实施例一所述的故障自适应识别方法。

在一种可选的实现形式中，该电子设备还可以包括：存储器及处理器，连接不同组件(包括存储器和处理器)的总线，存储器存储有计算机程序，当处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例一所述的故障自适应识别方法。

总线表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。

电子设备典型地包括多种计算机设备可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器还可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)和/或高速缓存存储器。电子设备可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线相连。存储器可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本申请各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块的程序/实用工具，可以存储在例如存储器中，这样的程序模块包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备也可以与一个或多个外部设备(例如键盘、指向设备、显示器等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备交互的设备通信，和/或与使得该电子设备能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口进行。并且，电子设备还可以通过网络适配器与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器通过总线与电子设备的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

需要说明的是，前述对实施例一方法的解释说明也适用于实施例三的电子设备，其实现原理类似，此处不再赘述。

通过以上实施例的描述可知，现有技术定值整定方法和采用纯过流的稳态量判据完成保护逻辑判断的不足之处，经常伴随误整定、拒动和误动事故的发生，使得故障类型判断不是十分准确。而本发明实施例提出一种故障自适应识别方法、电子设备和计算机可读存储介质，其研究不同故障类型在故障发生时刻的暂态电气量特性，并对该电压、电流的突变量等电气量特性进行抽象，提炼出不同故障类型暂态电气量的判据，无需定值整定就能对故障进行准确识别，解决了定值整定困难及误整定的问题，提高了配电自动化的可靠性，同时极大了缩减了工作人员在定值设置、调试和运行方面的工作量，为实现无定值自适应故障识别提供简单、方便和实用的有效判据。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。