一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法与流程

本发明涉及配电网自动化系统领域，具体涉及一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法。

背景技术：

目前我国配电网主要采用小电流接地系统运行方式，小电流接地系统发生故障时，仍可继续运行一段时间，具有相对较高的供电可靠性，但是由于其接地故障电流小，特征相对不明显，从而给故障准确定位产生了很大的困难，一直困扰着相关领域的研究人员。如果不能及时排除故障，可能会演变成两相接地短路，使故障加剧，严重危害电网的安全运行。因此及时、准确的对故障进行定位对保障电网的安全稳定运行具有重要的意义。

目前针对于小电流接地系统常用的故障定位算法主要分为稳态法和暂态法。稳态法如相似性法，但是由于电场容易受下雨天气的影响，很容易引起漏报或误报，并且只适用于不接地系统的故障定位。暂态法如群体比幅比相法，此方法要求在变电站的每条出线处全部装有故障定位设备，不具有自具性，同时对不同设备之间的时间同步性要求较高，该方法的使用具有一定的局限性。首半波法虽然具有自具性，但是其大小没有实际的物理意义，不用用于设备特征值之间的对比。因此，急需发展一种通用的、定位准确率较高的新暂态故障定位算法。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法，该方法计算了一种新的暂态特征值来进行故障定位。该方法只利用了暂态信号来进行故障定位，消除了电场稳态数据不准确以及电场数值没有物理含义的影响，对于不接地和消弧线圈接地系统都适用，具有较高的通用性。同时，该方法计算量小，占用计算资源较小，具有自具性，具有良好的工程推广性。

本发明通过计算一种新暂态特征值来进行接地故障的定位。该方法首先计算零序电流i(n)的最大值，并记录imax所在的采样点位置indexmax，计算零序电压u(n)和零序电流i(n)在第indexmax个采样点的导数u′(indexmax)、i′(indexmax)，并对u′(indexmax)进行归一化得到u′(indexmax)normalize，然后计算第indexmax个采样点的新暂态特征值transient_values，最后根据transient_values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：

一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法，包括以下步骤，

步骤一，计算零序电流i(n)绝对值的最大值imax，并记录imax所在的采样点位置indexmax。

步骤二，利用统计法计算零序电压u(n)在第indexmax个采样点的导数u′(indexmax)，并对u′(indexmax)进行归一化得到u′(indexmax)normalize。

步骤三，计算零序电流i(n)在第indexmax个采样点的导数i′(indexmax)。

步骤四，计算第indexmax个采样点的新暂态特征值transient_values。

步骤五，根据新暂态特征值transient_values对故障位置进行定位。

进一步地，步骤二中的利用统计法计算零序电压u(n)在第indexmax个采样点导数u′(indexmax)的计算公式为，

其中，u′(indexmax)代表零序电压导数u′(n)在第indexmax个采样点的值，u(indexmax)代表零序电压u(n)在第indexmax个采样点的值，u(n)代表零序电压在第n个采样点的值。

进一步地，对u′(indexmax)进行归一化得到u′(indexmax)normalize的计算公式为，

其中，u′(indexmax)normalize代表对u′(indexmax)进行归一化后的值，u′(indexmax)代表零序电压导数u′(n)在第indexmax个采样点的值，|u′(indexmax)|代表u′(indexmax)的绝对值。

进一步地，步骤三中的计算零序电流i(n)在第indexmax个采样点导数的计算公式为，i′(indexmax)＝i(indexmax)-i(indexmax-1)

其中，i′(indexmax)代表零序电流i(n)在第indexmax个采样点的导数，i(indexmax)代表零序电流i(n)在第indexmax个采样点的值，i(indexmax-1)代表零序电流i(n)在第indexmax-1个采样点的值。

进一步地，步骤四中的新暂态特征值的计算公式为，

transient_values＝i′(indexmax)×u′(indexmax)normalize

其中，transient_values代表第indexmax个采样点的新暂态特征值，i′(indexmax)代表零序电流i(n)在第indexmax个采样点的导数，u′(indexmax)normalize代表对u′(indexmax)进行归一化后的值。

进一步地，步骤五中的根据新暂态特征值transient_values对故障位置进行定位的原则为，当transient_values小于阈值1时，为故障范围内，当transient_values大于阈值2时，为故障范围外。

本发明的有益效果是：本发明一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法，利用一种新的暂态计算方法，使其大小和正负都具有实际的物理含义，用于不同设备之间的纵向对比，提高定位的准确性，对于不接地和消弧线圈接地系统都适用，具有较高的通用性。同时，该方法计算量小，具有自具性，具有良好的工程推广性。

附图说明

图1为本发明基于新暂态特征值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录到的零序电压信号波形。

图3为本发明故障范围内设备录到的零序电流信号波形。

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。

一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法，包括以下步骤，

步骤一，计算零序电流信号i(n)绝对值的最大值imax＝7.45，并记录imax所在的采样点位置indexmax，indexmax＝561，零序电流信号波形如图3所示。

步骤二，利用统计法计算零序电压信号u(n)在第561个采样点的导数u′(561)，u′(561)＝-628.75，并对u′(561)进行归一化得到u′(561)normalize，u′(561)normalize＝-1，零序电压信号波形如图2所示，利用统计法计算零序电压u(n)在第561个采样点的导数u′(561)的计算公式为，

其中，u′(561)代表零序电压导数u′(n)在第561个采样点的值，u(561)代表零序电压u(n)在第561个采样点的值，u(n)代表零序电压在第n个采样点的值。

对u′(561)进行归一化得到u′(561)normalize的计算公式为，

其中，u′(561)normalize代表对u′(561)进行归一化后的值，u′(561)代表零序电压导数u′(n)在第561个采样点的值，|u′(561)|代表u′(561)的绝对值。

步骤三，计算零序电流信号i(n)在第561个采样点的导数i′(561)，零序电流导数的计算公式为，

i′(561)＝i(561)-i(561-1)

其中，i′(561)代表零序电流i(n)在第561个采样点的导数，i(561)代表零序电流i(n)在第561个采样点的值，i(561-1)代表零序电流i(n)在第560个采样点的值。

步骤四，计算第561个采样点的新暂态特征值transient_values，transient_values＝-7.52，其计算公式为，

transient_values＝i′(561)×u′(561)normalize

其中，transient_values代表第561个采样点的新暂态特征值，i′(561)代表零序电流i(n)在第561个采样点的导数，u′(561)normalize代表对u′(561)进行归一化后的值。

步骤五，根据新暂态特征值transient_values对故障位置进行定位，根据现场经验首先设置阈值1为-3、阈值2为4，transient_values＝-7.52小于阈值-3，因此，此设备为故障范围内，与核查的定位结果一致。

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。本发明所使用的现场数据零序电流较小，并且属于间歇性弧光接地，难以进行准确的进行故障定位。选用此数据来对本发明中的方法进行验证，更能说明本发明中故障定位方法的效果。

综上所述，本发明提出一种基于新暂态特征值的电网故障定位方法，该方法首先计算零序电流i(n)的最大值，并记录imax所在的采样点位置indexmax，分别计算零序电压u(n)和零序电流i(n)在第indexmax个采样线的导数u′(indexmax)、i′(indexmax)，并对u′(indexmax)进行归一化得到u′(indexmax)normalize，然后计算第indexmax个采样点的新暂态特征值transient_values，最后根据transient_values对故障位置进行定位。本发明计算得到的新暂态特征值，其大小和正负都具有实际的物理含义，可用于不同设备之间的纵向对比，提高定位的准确性，对于不接地和消弧线圈接地系统都适用，具有较高的通用性。同时，该方法实现简单，计算量小，占用计算资源小，能进行本地判断，具有良好的工程推广性。

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。