一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法与流程

本发明涉及配电网自动化系统领域，涉及一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法。

背景技术：

为了提高配电网的供电可靠性，目前我国配电网主要采用小电流接地系统来运行，发生故障时仍可带电运行一段时间，在这期间工作人员抓紧巡线排除故障，从而减少停电的时间。但是此类系统之所以称为小电流接地系统，因为当其发生故障时，接地故障电流较小，此时很难准确对其进行故障定位，如若处理不及时，很可能引起两相接地短路，从而使故障危害加重，因此此类系统的故障定位问题一直困扰着相关研究人员。因此，需要一种使小电流接地系统的故障特征更明显的故障定位算法，来进行更加准确的故障定位方法，从而指导工作人员及时排除故障，对保障整个配电系统的安全性、稳定性具有重要的意义。

目前对小电流接地系统常用的通用故障定位方法主要是暂态法，如群体比幅比相法，稳态法对于消弧线圈接地系统已不再适用。但是目前的暂态法只是利用了单个暂态，由于设备同步误差的影响，更加难以找到同一个暂态，很容易引起误判。对于间歇性或弧光接地故障，会存在多个暂态，由于测量装置暂态特性的影响，会导致多个暂态方向不一致，若用单个暂态，也会导致误判。另外，对于高阻性的间歇性接地故障，暂态较小，若用单个暂态，达不到阈值，也会引起漏判。因此，急需发展一种利用多暂态的故障定位方法，来提高定位准确率。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法，该方法充分利用多个暂态来进行故障定位。该方法实现简单，只利用暂态信号来进行故障定位，消除了电场稳态数据不准确的情况，对于不接地和消弧线圈接地系统都适用。同时该方法可进行本地判断，具有更好的工程推广性。

本发明通过对多个暂态特征进行统计来进行接地故障的定位。该方法首先对零序电压u(n)求导，并计算零序电压导数u′(n)绝对值的最大值u′max，利用u′max对零序电压导数u′(n)进行归一化处理，然后计算各个极点u′(indexpole)并记录极点坐标indexpole，计算各个极点坐标indexpole对应的零序电压导数u′(n)与零序电流i(n)的乘积并求和，得到多暂态特征值transient_sum，最后根据多暂态特征值transient_sum对故障位置进行定位。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法，包括以下步骤，

步骤一，对采集到的零序电压u(n)进行求导。

步骤二，计算零序电压导数u′(n)绝对值的最大值u′max，然后对零序电压导数u′(n)进行归一化处理。

步骤三，设定计算零序电压导数u′(n)极点的阈值thres_pole，以半个周波为窗滑动计算u′(n)的各个极点u′(indexpole)，并记录各个极点的坐标indexpole。

步骤四，计算各个极点坐标indexpole对应的零序电压导数u′(n)与零序电流i(n)的乘积并求和，得到多暂态特征值transient_sum。

步骤五，设定故障定位阈值fault_thres，根据多暂态特征值transient_sum与阈值fault_thres的数学关系，对故障位置进行定位。

进一步地，步骤二中的对零序电压导数u′(n)进行归一化处理的计算公式为，u′(n)＝u′(n)u′max

其中，u′max代表零序电压导数绝对值的最大值，u′(n)代表第n时刻的零序电压导数。

进一步地，步骤三中的计算零序电压导数u′(n)极点的阈值thres_pole设定为0.6。

进一步地，步骤三中的以半个周波为窗滑动计算u′(n)的各个极点u′(indexpole)的策略为，计算半个周波内大于极点阈值thres_pole的所有零序电压导数u′(n)，并在满足阈值的u′(n)中确定绝对值最大的点，即为极点u′(indexpole)，然后将窗逐点往后滑动，计算每个窗中的极点，记录所有不同的极点u′(indexpole)以及其坐标indexpole。

其中，u′(indexpole)代表计算出的极点，thres_pole代表计算零序电压导数u′(n)极点的阈值thres_pole＝0.6，indexpole代表极点坐标，indexpole＝1,2,...,m。

进一步地，步骤四中的多暂态特征值transient_sum的计算公式为，

其中，transient_sum代表计算得到的多暂态特征值，indexpole代表计算得到的极点坐标，indexpole＝1,2,...,m，u′(indexpole)代表计算得到的零序电压导数u′(n)的极点值，i(indexpole)代表极点坐标indexpole处的零序电流值。

进一步地，步骤五中的根据多暂态特征值transient_sum与阈值fault_thres的数学关系，对故障位置进行定位的原则为，当transient_sum<-fault_thres时，为故障范围内，当transient_sum>fault_thres时，为故障范围外。

本发明的有益效果是：本发明一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法，充分利用多个暂态特征值，对其进行累加统计使故障特征更加明显，对不接地和消弧线圈接地系统都适用，另外，该方法可进行本地判断，具有自具性，具有很好的工程推广性。

附图说明

图1为本发明基于多暂态统计的小电流接地系统故障定位方法总体流程图。

图2为本发明故障范围内设备1录到的零序电压电流信号及其导数波形。

图3为本发明故障范围外设备2录到的零序电压电流信号及其导数波形。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，以具体阐述本发明的技术方案。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法，包括以下步骤，

步骤一，对设备1、2采集到的零序电压u1(n)、u2(n)分别进行求导，零序电压波形如图2、图3所示。

步骤二，分别计算零序电压导数u1′(n)、u2′(n)绝对值的最大值u1′max、u2′max，u1′max＝549、u2′max＝224，然后对零序电压导数u1′(n)、u2′(n)分别进行归一化处理，其中对零序电压导数u1′(n)、u2′(n)进行归一化处理的计算公式为，

u′(n)＝u′(n)u′max

其中，u′max代表零序电压导数绝对值的最大值，u′(n)代表第n个采样点的零序电压导数。

步骤三，设定计算零序电压导数u′(n)极点的阈值thres_pole＝0.6，以半个周波为窗滑动分别计算u1′(n)、u2′(n)的各个极点u1′(index1pole)、u2′(index2pole)，并记录各个极点的坐标index1pole＝530,594,676,758,840,922,1083,1165、index2pole＝585,667,750,831,913,993,1074,1156,1238，其中以半个周波为窗滑动计算u′(n)各个极点u′(indexpole)的策略为，

寻找半个周波内大于极点阈值thres_pole＝0.6的所有零序电压导数u1′(n)、u2′(n)，并在满足阈值的u1′(n)、u2′(n)中找出绝对值最大那个点，即为极点u1′(indexpole)，然后将窗逐点往后滑动，计算每个窗中的极点，记录所有不同的极点u1′(index1pole)、u2′(index2pole)以及其坐标index1pole、index2pole。

其中，u1′(index1pole)、u2′(index2pole)分别代表计算得到的u1′(n)、u2′(n)的各个极点，thres_pole代表计算零序电压导数u1′(n)、u2′(n)极点的阈值，index1pole、index2pole分别代表u1′(n)、u2′(n)的极点坐标，index1pole＝530,594,676,758,840,922,1083,1165，index2pole＝585,667,750,831,913,993,1074,1156,1238。

步骤四，分别计算各个极点坐标index1pole＝530,594,676,758,840,922,1083,1165、index2pole＝585,667,750,831,913,993,1074,1156,1238对应的零序电压导数u1′(n)与零序电流i1(n)、零序电压导数u2′(n)与零序电流i2(n)的乘积并求和，得到多暂态特征值transient_sum1＝-1185、transient_sum2＝192，其中transient_sum1、transient_sum2的计算公式为，

其中，transient_sum1、transient_sum2分别代表设备1、设备2的多暂态特征值，transient_sum1＝-1185、transient_sum2＝192，u1′(index1pole)、u2′(index2pole)分别代表计算得到的u1′(n)、u2′(n)的各个极点，index1pole、index2pole分别代表u1′(n)、u2′(n)的极点坐标，index1pole＝530,594,676,758,840,922,1083,1165，index2pole＝585,667,750,831,913,993,1074,1156,1238，m＝8、n＝9。

步骤五，设定故障定位阈值fault_thres＝30，根据计算得到的多暂态特征值transient_sum1、transient_sum2对故障位置进行定位，设备1的多暂态特征值transient_sum1＝-1185，小于-30，判定为故障范围内，设备2的多暂态特征值transient_sum2＝192，大于30，判定为故障范围外。

本实施例中：利用实际的现场数据对本发明中的故障定位方法进行了验证。本发明中所使用的数据故障类型为间歇性弧光接地故障，含有多个暂态，将多个暂态进行统计充分利用，使设备1的故障特征从单暂态的-51增加到多暂态的-1185，使设备2的故障特征从单暂态的9增加到多暂态的192，故障暂态特征值更加明显，远大于阈值，使定位结果更加可靠。

综上所述，本发明提出一种应用于电网故障诊断的多暂态统计故障定位方法，首先对零序电压u(n)求导，并计算零序电压导数u′(n)绝对值的最大值u′max，利用u′max对零序电压导数u′(n)进行归一化处理，然后计算各个极点u′(indexpole)并记录极点坐标indexpole，计算各个极点坐标indexpole对应的零序电压导数u′(n)与零序电流i(n)的乘积并求和，得到多暂态特征值transient_sum，最后根据多暂态特征值transient_sum对故障位置进行定位。此方法充分利用多个暂态特征值，对其进行累加统计使故障特征更加明显，对不接地和消弧线圈接地系统都适用，另外，该方法可进行本地判断，具有自具性，具有很好的工程推广性。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。