一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法及系统与流程

本发明涉及通信、线路故障检测等领域，具体为一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法及系统。

背景技术：

我国6～66kv配电网广泛采用中性点非有效接地方式运行，为小电流接地系统。为了提高供电可靠性，站内一般安装小电流接地选线装置。目前应用的小电流接地选线装置多采用暂态选线方法。配电网采用辐射状网络，线路较长、分支众多、结构复杂，即使确定了故障出线也很难查找故障点。

专利《一种基于暂态电流波形比较的小电流接地故障定位方法》提出了综合上下游间暂态电流相似性关系和极性特性、基于暂态零模电流比较的区段定位新方法，该方法消除了定位盲区，提高了暂态定位原理的可靠性和适应性。但该算法只针对监测主干线路的情况(即各区段两侧只有两个相邻监测点)，对于监测分支线路的情况(即存在三个或以上监测点围成的区段)不能适应。

专利《基于暂态无功功率方向的小电流接地故障定位方法》提出了利用暂态无功功率方向法进行故障定位的方法，但没有提及如何减小不同采样点绝对时间误差，如何在各点获取基准零序电压。

专利《一种分布式小电流接地故障定位的方法》提出了利用相邻的配电终端互传信息传递信息，计算相邻零序电流的相似系数来检测故障区段和或疑似故障区段，故障区段的判定过程中无需主站参与。但没有提及使用零序电压进行功率方向判断的方法，而且不同配电终端的没有采用gps对时模块，不能保证相邻配电终端采集波形的同时性。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法，可以有效解决监测分支线路的小电流接地系统发生单相接地故障时的故障定位问题。

实现上述目的的技术方案是：一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法，包括以下步骤：s1）预设零序电压信号或零序电流信号的门槛值；s2）对变电站内的母线段和该母线段所对应的站外支线进行录波，保持变电站内和变电站外的录波频率一致；s3）根据预设的零序电压的门槛值以及录波信息启动故障检测，并记录带有绝对时间标签的故障录波数据；s4）查找、计算和确定零序电流信号的最大幅值区段，并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线；s5）配对变电站内的故障路线上所对应的站外支线上的具有绝对时间标签的零序电压及零序电流以及启动故障检测时间点前后的故障录波数据；s6）根据所述绝对时间标签的零序电压及零序电流以及启动故障检测时间点前后的故障录波数据对所述站外支线上的录波信息进行处理，得到处理数据；根据所述处理数据判断和确定故障区段。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤s3）包括：当被监测的母线段的出线发生故障时，变电站内小电流接地故障选线装置首先启动，并记录带有绝对时间标签的故障录波数据，所述故障录波数据包括启动故障检测时间点的前10个周波和启动故障检测时间点的后40个周波。

在本发明一较佳实施例中，所述s4）包括：对所述步骤s3）中的50个周波数据，以5ms的时间窗进行计算，找到零序电流信号的最大幅值区段并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线。

所述最大幅值区段以5ms内所有采样点实际值的平均值最大段为最大幅值区段。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤s6）包括以下步骤：s61）确定故障线路；s62）对每个故障线路的站外支线按序分段，并标记为ai；s63）在每一分段ai配置j台非接触式传感装置，每一分段ai的暂态功率方向的对应处理数据为dnj；s64）根据所述处理数据dnj形成的数组判断和确定故障区段。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤s64）包括如果所有的数组中的值都为正，则故障点在分段an最末端的下游；如果所有的数组中的值都为负，则故障点在分段a1最初端与母线之间；如果所述数组中的dnj中的值不一致，其他所述数组的处理数据都一致，则故障区段在分段ai；如果所述数组中的dni中的值一致，其他所述数组的处理数据也一致，若与dnj中的值相反的处理数据的区段为故障下游，则故障区段在分段ai的最后一台与故障下游第一台的所述非接触式传感装置的安装位置之间；若与dnj中的值相同的处理数据的区段为故障上游，则故障区段为分段ai的第一台与故障上游最后一台的非接触式传感装置的安装位置之间。

本发明的另一个目的是：一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法的系统。

实现上述目的的技术方案是：一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法的系统，包括小电流接地故障选线装置、非接触传感装置以及gps对时模块和通讯模块；所述小电流接地故障选线装置装配于变电站内，所述非接触传感装置装配于变电站外的路线上；所述通讯模块分别配置于所述小电流接地故障选线装置和非接触传感装置，所述gps对时模块分别连接于所述小电流接地故障选线装置和非接触传感装置；所述小电流接地故障选线装置用于预设零序电压信号或零序电流信号的门槛值以及对变电站内的母线段进行录波以及根据预设的零序电压的门槛值以及录波信息启动故障检测以及查找、计算和确定零序电流信号的最大幅值区段，并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线以及用于向所述非接触传感装置发送数据信息，该数据信息包括具有绝对时间标签的零序电压及零序电流和启动故障检测时间点前后的故障录波数据；所述非接触传感装置用于对变电站内的母线段所对应的站外支线进行录波以及用于根据所述小电流接地故障选线装置发送至的数据信息对所检测的录波信息进行处理，得到处理数据，并将该处理数据发送至小电流接地故障选线装置；所述小电流接地故障选线装置根据所述处理数据判断和确定故障区段；所述变电站内和变电站外的录波频率一致。

在本发明一较佳实施例中，每一所述站外支线上设有多个分段，每一分段设有多个所述非接触传感装置。

在本发明一较佳实施例中，所述非接触传感装置包括传感线圈、处理单元；所述传感线圈连接于所述处理单元，所述传感线圈用于传感零序暂态电流信号。

在本发明一较佳实施例中，所述通讯模块为4g通讯模块。

本发明的优点是：本发明的基于非接触传感装置的故障选线定位方法及系统，通过一种站内选线装置选出故障线路，并利用非接触式传感装置上送的波形找出故障区段的方法，该方法带有gps对时模块保证了数据同时性，并且利用暂态功率方向进行计算保证了查找故障区段的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。

图1为基于非接触式暂态信号传感装置的监测系统示意图；

图2为非接触式暂态信号传感装置安装示意图；

图3为故障区段判断示意图；

图4为基于非接触传感装置的故障选线定位方法的步骤流程图；

图5为图4中的步骤s6）的具体步骤流程图。

其中，

1小电流接地故障选线装置；2非接触传感装置；3通讯模块。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例，如图1-图2所示，一种基于非接触传感装置的故障选线定位方法的系统，应用于110kv及以下变电站小电流接地故障选线及故障区段定位。该基于非接触传感装置2的故障选线定位方法的系统包括小电流接地故障选线装置1、非接触传感装置2以及gps对时模块和通讯模块4；所述小电流接地故障选线装置1装配于变电站内，所述非接触传感装置2装配于变电站外的路线上；所述通讯模块4分别配置于所述小电流接地故障选线装置1和非接触传感装置2，本实施例中，所述gps对时模块分别连接于所述小电流接地故障选线装置1和非接触传感装置2。

每一所述站外支线上设有多个分段，每一分段设有多个所述非接触传感装置2。所述非接触传感装置2包括传感线圈、处理单元；所述传感线圈连接于所述处理单元，所述传感线圈用于传感零序暂态电流信号。所述通讯模块4为4g通讯模块4。本实施例中，通讯模块4、gps对时模块也可以一对一配置于所述非接触传感装置2中。所述通讯模块4为4g通讯模块4。

所述小电流接地故障选线装置1用于预设零序电压信号或零序电流信号的门槛值以及对变电站内的母线段进行录波以及根据预设的零序电压的门槛值以及录波信息启动故障检测以及查找、计算和确定零序电流信号的最大幅值区段，并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线以及用于向所述非接触传感装置2发送数据信息，该数据信息包括具有绝对时间标签的零序电压及零序电流和启动故障检测时间点前后的故障录波数据；所述非接触传感装置2用于对变电站内的母线段所对应的站外支线进行录波以及用于根据所述小电流接地故障选线装置1发送至的数据信息对所检测的录波信息进行处理，得到处理数据，并将该处理数据发送至小电流接地故障选线装置1；所述小电流接地故障选线装置1根据所述处理数据判断和确定故障区段；所述变电站内和变电站外的录波频率一致。

如图3-图5所示，基于上述的基于非接触传感装置的故障选线定位系统而实现的定位方法，具体包括如下步骤。

s1）预设小电流接地故障选线装置1的零序电压信号或零序电流信号的门槛值。

s2）对变电站内的母线段和该母线段所对应的站外支线进行录波，保持变电站内和变电站外的录波频率一致。

在该步骤中，正常调试完毕投运后，变电站内的小电流接地故障选线装置1正常录波并根据设定的零序电压启动门槛值进行检测，站外支线上非接触式传感装置正常录波并实时接收站内小电流接地故障选线装置1的故障启动信息。录波频率至少在6.4khz及以上。

s3）根据预设的零序电压的门槛值以及录波信息启动故障检测，并记录带有绝对时间标签的故障录波数据。

所述步骤s3）包括：当被监测的母线段的出线发生故障时，变电站内小电流接地故障选线装置1首先启动，并记录带有绝对时间标签的故障录波数据，所述故障录波数据包括启动故障检测时间点的前10个周波和启动故障检测时间点的后40个周波：即在本步骤中，如当被监测母线段的出线发生故障时，站内小电流接地故障选线装置1首先启动，并记录带有绝对时间标签的故障录波数据，包括启动前10个周波，启动后40个周波。

s4）查找、计算和确定零序电流信号的最大幅值区段，并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线。

所述s4）包括：对所述步骤s3）中的50个周波数据，以5ms的时间窗进行计算，找到零序电流信号的最大幅值区段并根据最大幅值区段内数据使用暂态方法进行变电站内的故障选线。所述最大幅值区段以5ms内所有采样点实际值的平均值最大段为最大幅值区段：即在本步骤中，启动后，对50个周波数据，以5ms的时间窗进行计算，找到零序电流信号的最大幅值区段，并根据此区段内数据使用暂态方法进行故障选线。

s5）配对变电站内的故障路线上所对应的站外支线上的具有绝对时间标签的零序电压及零序电流以及启动故障检测时间点前后的故障录波数据。

在本步骤中，变电站内选定故障线路后，并发消息给故障线路上所有非接触式传感装置，并调取数据。发送的消息内容包括带有绝对时间标签的的启动时间点、零序电压及零序电流。零序电压和零序电流的数据为使用暂态方法进行选线的最大故障区段内的数据。

s6）根据所述绝对时间标签的零序电压及零序电流以及启动故障检测时间点前后的故障录波数据对所述站外支线上的录波信息进行处理，得到处理数据；根据所述处理数据判断和确定故障区段。根据要求将带有绝对时间标签的零序电压及零序电流与本身启动点前后的数据进行计算，并将计算值发送至站内装置。计算方法包括零序功率方向、零序电流与非接触式传感装置的录波波形比较等方法。站内装置，这里指的小电流接地故障选线装置1，是根据收取的数据进行比较判断确定故障区段。

具体的，所述步骤s6）包括以下步骤。

s61）确定故障线路。

s62）对每个故障线路的站外支线按序分段，并标记为ai。如某条故障线路a，根据故障线路非接触式传感装置在本线路的安装位置进行编号，并分解成a1、a2、a3、a4和a5等5段。假设每段分别有n1、n2、n3、n4和n5台非接触式传感装置，则站内收到的所有传感装置发过来的暂态功率方向数组分别为dn1、dn2、dn3、dn4和dn5。

s63）在每一分段ai配置j台非接触式传感装置，每一分段ai的暂态功率方向的对应处理数据为dnj。

s64）根据所述处理数据dnj形成的数组判断和确定故障区段。所述步骤s64）包括如果所有的数组中的值都为正，则故障点在分段an最末端的下游；如果所有的数组中的值都为负，则故障点在分段a1最初端与母线之间；如果所述数组中的dnj中的值不一致，其他所述数组的处理数据都一致，则故障区段在分段ai；如果所述数组中的dni中的值一致，其他所述数组的处理数据也一致，若与dnj中的值相反的处理数据的区段为故障下游，则故障区段在分段ai的最后一台与故障下游第一台的所述非接触式传感装置的安装位置之间；若与dnj中的值相同的处理数据的区段为故障上游，则故障区段为分段ai的第一台与故障上游最后一台的非接触式传感装置的安装位置之间。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。