一种配电线路接地故障有效行波提取识别方法与流程

1.本发明涉及接地故障检测技术领域，特别涉及一种配电线路接地故障有效行波提取识别方法。


背景技术：

2.配电线路以架空线路为主，运行环境恶劣，故障多，且配网在发生接地故障时，其故障特征不明显，故障排查困难，抢修时间长，排查率地低。对电网系统安全、设备安全以及供电可靠性都有较大影响，长期以来缺乏智能高效的运行监测、运维管理手段。据统计，电力系统在运行过程中，其中弧光接地一直是配网中的常见故障，持续发展性的弧光接地会导致弧光过电压，是电力电网安全运行的严重隐患。
3.目前，弧光接地一直是配网中的常见故障，在接地故障中占比较高，是电力电网安全运行的严重隐患。现有技术中，主要利用故障突变时刻产生的单一行波进行定位，但受故障拓扑、故障接地形态等因素的影响，往往导致某一个行波特征发生改变，造成行波波头时刻的找寻错误，给定位结果造成较大偏差，且弧光接地故障产生的无效行波较多，定位中若选择无效行波寻找波头将会导致错误的定位结果。
4.目前已有相关技术可以进行对配电线路弧光接地故障进行故障精确定位，但这些技术可实现行波检测与定位功能，但均需人工辅助实施，针对性不强，精确定位准确度误差较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种配电线路接地故障有效行波提取识别方法，可以解决现有技术中的配电线路弧光接地故障定位准确度误差较大的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种配电线路接地故障有效行波提取识别方法，包括以下步骤：
8.步骤s1、智能开关终端采集获取故障时故障电流行波、三相相电压及电流波形数据；
9.步骤s2、合成零序电压及零序电流波形数据，确定故障时刻和故障相；
10.步骤s3、统计故障发生时起预设时间段内零序电流电弧放电现象出现的次数，判断弧光接地故障；
11.步骤s4、记录每次零序电流幅值突变时刻，构建幅值突变时刻序列ti,(i＝1,2,
……
m)，m为幅值突变次数；
12.步骤s5、对采集的故障行波数据按触发时间排序，构建故障后的n个工频周期t内故障相电流行波序列k；
13.步骤s6、根据幅值突变时刻序列ti,(i＝1,2,
……
m)与故障相电流行波序列k辨识提取有效行波。
14.进一步的，所述步骤s3中判断弧光接地故障的方法为：计算零序电压是否越限，越
限则为弧光接地故障。
15.进一步的，对所述预设时间段内的零序电流进行带通滤波处理，滤除基频频率数据，只留故障暂态零序电流数据。
16.进一步的，所述步骤s3包括：
17.步骤s301、预设幅值突变的第一判定阈值thr和故障类型的第二判定阈值kthr；
18.步骤s302、将故障暂态零序电流幅值与第一判定阈值thr进行比对，故障暂态零序电流幅值大于第一判定阈值thr则记为一次幅值突变，统计n个工频周期t的幅值突变次数；
19.步骤s303、将幅值突变次数与第二判定阈值kthr进行比对，幅值突变次数大于第二判定阈值kthr则判定故障类型为弧光接地故障；幅值突变次数小于第二判定阈值kthr则判定故障类型为其他故障。
20.进一步的，所述步骤s6包括：
21.故障电流行波序列k中记录有每一电流行波的触发时刻tj；根据每个暂态零序电流的幅值突变时刻ti，遍历故障电流行波序列k，查找tj＝ti±
δ范围内对应的电流行波，作为有效电流行波。
22.进一步的，所述δ取2ms。
23.本发明的配电线路接地故障有效行波提取识别方法，能对电网弧光接地故障有效行波提取识别，在针对弧光故障高发区域进行线路故障定位，能够提供给配电网安全维护和运行更加丰富的信息，对提高电网安全运行可靠性具有十分重要的意义。
附图说明
24.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为弧光接地故障后预设时间段内的零序电流波形图(采样率8khz)；
26.图2为弧光接地故障单个有效电流行波特征示意图(采样率1mhz)；
27.图3为本发明的配电线路接地故障有效行波提取识别方法的流程图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
29.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
30.弧光接地故障时，线路将产生多次有效行波信号，根据熄弧理论，弧光接地故障在电流过零点熄弧，将会间断产生接地故障，通过一定周期内将行波检测、暂态特征、极性特
征进行有机结合，判断出配电线路弧光接地故障多次有效行波信号，排除无效行波的干扰，进而进行弧光接地故障的多次有效综合精确定位。
31.具体的，本发明的配电线路接地故障有效行波提取识别方法，包括以下步骤：
32.步骤s1、智能开关终端采集获取故障时故障电流行波、三相相电压及电流波形数据。
33.步骤s2、合成零序电压及零序电流波形数据，确定故障时刻和故障相。
34.步骤s3、统计故障发生时预设时间段内零序电流电弧放电现象出现的次数，判断弧光接地故障。
35.进一步的，判断弧光接地故障的方法为：
36.计算零序电压u0是否越限，越限则为弧光接地故障；
37.进一步的，对预设时间段内的零序电流进行带通滤波处理，滤除基频频率数据，只留故障暂态零序电流数据。
38.进一步的，所述步骤s3包括：
39.步骤s301、预设幅值突变的第一判定阈值thr和故障类型的第二判定阈值kthr；
40.步骤s302、将故障暂态零序电流幅值与第一判定阈值thr进行比对，故障暂态零序电流幅值大于第一判定阈值thr则记为一次幅值突变，统计n个工频周期t(t为有一个周期)的幅值突变次数。n个工频周期为预设时间段。
41.步骤s303、将幅值突变次数与第二判定阈值kthr进行比对，幅值突变次数大于第二判定阈值kthr则判定故障类型为弧光接地故障；幅值突变次数小于第二判定阈值kthr则判定故障类型为其他故障。
42.进一步的，所述步骤s302中，采用下述公式判定幅值突变：
[0043][0044]
其中：
[0045]
t用于表示时间；
[0046]
i(t)用于表示t时刻的故障暂态零序电流幅值；
[0047]
thr用于表示第一判定阈值。
[0048]
进一步的，所述步骤s303中，采用下述公式判定故障类型：
[0049][0050]
其中用于表示n个工频周期t的幅值突变次数，n为大于2的自然数，t为一个工频周期；
[0051]
kthr用于表示第二判定阈值。
[0052]
步骤s4、记录每次幅值突变时刻，构建幅值突变时刻序列ti,(i＝1,2,
……
m)，m为幅值突变次数。
[0053]
步骤s5、对采集的故障行波数据按触发时间排序，构建故障后的n个工频周期t内
(预设时间段内)故障相电流行波序列k。
[0054]
步骤s6、根据暂态零序电流的幅值突变时刻ti与故障相电流行波序列k辨识提取有效行波。
[0055]
进一步的，所述步骤s6中包括以下步骤：
[0056]
故障电流行波序列k中记录有每一电流行波的触发时刻tj；根据每个暂态零序电流的幅值突变时刻ti，遍历故障电流行波序列k，查找tj＝ti±
δ范围内对应的电流行波，作为有效电流行波。
[0057]
优选的，δ取2ms。
[0058]
弧光接地产生行波是由接地故障时线路分布电容的充放电电流产生的电磁波，指相电流行波，弧光接地过程中，在每个工频电流周期t内电弧电流出现两次过零现象，电流过零电弧熄灭至弧隙重新引燃，则会不断产生熄弧和燃弧的过程，熄弧后接地点断开，燃弧后接地点连接形成接地故障暂态零序电流并同时产生有效行波，熄弧和燃弧的过程中会不断的形成接地产生行波，对于暂态零序电流对应的行波为有效行波，适合精确定位提取行波波头时刻。
[0059]
s7、统计有效行波的个数，提取配电线路弧光接地故障有效行波信号，进而进行弧光接地故障的有效综合精确定位。
[0060]
具体的，对有效行波信号的进行多个放电定位结果的方法，对区间内放电定位结果进行有效性识别，由于每个放电定位结果是由两个波头时间波头时间ta与tb计算得到，对每次放电里两个定位进行校核，综合比较定位，得到最佳定位结果。
[0061]
通过根据线路智能开关终端实现对整个配电网的监测，根据线路开关分布式节点可很好的进行线路精确定位，本技术涉及的一种配电线路弧光接地故障有效行波提取识别方法建立在已知故障发生的基础上。根据智能开关终端采集到的零序电流及故障行波波形数据判断，对故障发生后的出现电弧放电过程中的电流行波触发波形进行分析处理，通过一定周期内将行波检测、相位识别、极性特征进行有机结合，判断出配电线路弧光接地故障多次有效行波信号，进而进行弧光接地故障的多次有效综合精确定位。
[0062]
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。