一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法及系统与流程

1.本发明涉及配网接地故障定位技术领域，尤其涉及一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法及系统。


背景技术：

2.随着配电系统自动化、信息化的深入开展，一二次成套柱上开关作为配网架空线路的核心设备，具备配电线路运行状态监测、故障切除和隔离等众多功能，能有效提升配网故障准确定位和快速处置能力。但目前终端设备间缺乏信息交互，以配电终端为主的配电线路故障定位系统，终端之间各自为政，缺乏有效的信息交互，制约了配电自动化的持续性发展。目前，单相接地故障处置不足，现场面临的高阻、弧光等小电流接地故障工程上暂无实用的处理算法和手段，现场适应性有限，威胁电网运行安全，且易引发人身触电、森林火灾等事故。可见，急需提供一种方法以实现配电网单相接地故障的精确定位。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法及系统，以解决现有技术中存在的问题。
4.为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
5.第一方面，本发明提供一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法，包括：
6.s1：基于一二次成套柱上开关集成的电子式零序传感器获取电流数据和电压数据；
7.s2：采用北斗卫星授时和重采样技术，对配电终端之间故障暂态信号的进行同步处理；
8.s3：采用智能柱上开关内嵌的信号处理模块，对各个智能柱上开关获取到的零序电压暂态信号通过vmd-wvd变换，获取时频域暂态信号能量矩阵；
9.s4：利用智能柱上开关内嵌的通讯模块，实时交互相邻智能柱上开关的电流数据和电压数据；采用智能柱上开关内嵌的区间定位模块和所述时频域暂态信号能量矩阵，依次对线路相邻智能柱上开关的时频能量矩阵进行相似度计算，并根据相似度确定故障区间；
10.s5：利用智能柱上开关内嵌的精确测距模块，获取电压暂态信号经vmd变换后不同频段的电压暂态信号，以构造故障暂态信号时间-频率-能量的多维度特征全景信息矩阵；并根据所述多维度特征全景信息矩阵进行故障选线以进行故障定位。
11.第二方面，本技术提供一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位系统，包括存储器、处理器以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实现上述第一方面所述方法的步骤。
12.有益效果：
13.本发明提供的基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法，利用智能柱上开关具
备的遥控、遥调、遥信、遥测的特性，仅需比较相邻柱上开关检测到的故障零序电流，即可完成配电网单相接地故障的区段定位，算法原理简单，计算速度快。且，通过vmd变换，构造故障暂态信号时间-频率-能量多维度特征全景信息矩阵进行故障选线，克服了单一故障定位法的缺陷，可有效提高故障区段定位方法的可靠性。
附图说明
14.图1为本发明优选实施例的一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法的流程图。
具体实施方式
15.下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
16.除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
17.请参见图1，本技术提供的一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法，包括：
18.s1：基于一二次成套柱上开关集成的电子式零序传感器获取电流数据和电压数据；
19.s2：采用北斗卫星授时和重采样技术，对配电终端之间故障暂态信号的进行同步处理；
20.s3：采用智能柱上开关内嵌的信号处理模块，对各个智能柱上开关获取到的零序电压暂态信号通过vmd-wvd变换，获取时频域暂态信号能量矩阵；
21.s4：利用智能柱上开关内嵌的通讯模块，实时交互相邻智能柱上开关的电流数据和电压数据；采用智能柱上开关内嵌的区间定位模块和时频域暂态信号能量矩阵，依次对线路相邻智能柱上开关的时频能量矩阵进行相似度计算，并根据相似度确定故障区间；
22.s5：利用智能柱上开关内嵌的精确测距模块，获取电压暂态信号经vmd变换后不同频段的电压暂态信号，以构造故障暂态信号时间-频率-能量的多维度特征全景信息矩阵；并根据多维度特征全景信息矩阵进行故障选线以进行故障定位。
23.本实施例中，所述智能柱上开关集成电子式零序传感器，内嵌有通讯模块、信号处理模块、区间定位模块和精确测距模块，可就地快速准确地完成故障区段定位与精确测距。
24.上述的基于智能柱上开关的配网接地故障定位方法，利用智能柱上开关具备的遥控、遥调、遥信、遥测的特性，仅需比较相邻柱上开关检测到的故障零序电流，即可完成配电网单相接地故障的区段定位，算法原理简单，计算速度快。且，通过vmd变换，构造故障暂态
信号时间-频率-能量多维度特征全景信息矩阵进行故障选线，克服了单一故障定位法的缺陷，可有效提高故障区段定位方法的可靠性。
25.此外，构造故障暂态信号时间-频率-能量多维度特征全景信息矩阵进行故障选线，这样，受中性点接地方式、过渡电阻、初相角、馈线结构等因素的影响较小，在3kω高阻接地故障下，仍能可靠实现配电网故障定位，具有较强的适应性和可靠性。
26.可选地，所述s3中，时频域暂态信号能量矩阵满足如下关系式：
[0027][0028]
式中，q为时频域暂态信号能量矩阵，m为不同频段数，n为采样点数目。
[0029]
所述s4中，进行相似度计算满足如下关系式：
[0030][0031]
式中，ρ
ab
为相似度，qa、qb为两个相邻智能柱上开关的时频能量矩阵，j与i表示第i个采样点信号的第j个频率下的幅值和相位信息。
[0032]
可选地，所述方法还包括，设定每个智能柱上开关与前后相邻点的两个相似度为[ρ1ρ2]，若ρ1、ρ2均大于预设值ρ
set
，则判定配电网没有发生单相接地故障；若ρ1大于ρ
set
，而ρ2小于ρ
set
，判定该智能开关位于故障上游；若ρ1小于ρ
set
，而ρ2大于ρ
set
，判定该智能开关位于故障下游。
[0033]
这样，通过区间定位模块，可以快速判定该智能柱上开关与故障的区间位置关系。
[0034]
所述s5包括：
[0035]
利用智能柱上开关内嵌的精确测距模块，获取电压暂态信号经vmd变换后不同频段的电压暂态信号，其中电压暂态信号的高频电压和低频电压的比值为：
[0036][0037]
式中，r为不同频段信号电压幅值比，w1为高频段，w2为低频段，m为行波反射系数，a为暂态信号初始电压幅值，f为行波传递函数；
[0038][0039][0040]
其中，z1、z2为线路的波阻抗，γ为行波传播系数，r0、l0、c0、g0为线路的电阻、电感、电导和等效电路电容，
x
为传播距离，w为频率，e为以自然常数e为底的指数函数，j为虚
数符号。
[0041]
当频率确定时，折反射系数与短路电压初始值都为常数，令：
[0042][0043]
k2＝[γ(w1)-γ(w2)]；
[0044]
其中，a为(暂态信号初始电压幅值)，k1与k2为(自定义函数)；
[0045]
则r仅仅与传输函数有关，x成反比关系，即：
[0046][0047]
式中，x为传输距离。
[0048]
其中，暂态信号的高低频电压幅值比与传输距离成反比。
[0049]
则：
[0050][0051]
选定高低两组频率，通过不同两两高低频率的选取，求得不同的故障距离，将求得的各个距离取平均值作为最终的定位结果如下：
[0052][0053]
式中，n为n个频段，g为自定义函数。
[0054]
这样，通过采用精确测距模块获取经vmd变换后不同频段的电压暂态信号，利用不同频段信号衰减特性，不同频段暂态信号的幅值比与传输距离成反比，由此精确计算故障发生位置，可以快速确定故障发生的位置。
[0055]
本技术实施例还提供一种基于智能柱上开关的配网接地故障定位系统，包括存储器、处理器以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实现上述方法的步骤。该系统可以实现上述方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
[0056]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。