配电线路的接地故障监测方法、监测装置和故障指示器与流程

本发明涉及电力系统监测领域，具体而言，涉及一种配电线路的接地故障监测方法、监测装置、计算机可读存储介质和故障指示器。

背景技术：

1、配电线路对地绝缘状态监测是电力系统安全运行的重要保障之一。在电力系统中，配电线路通常是通过大地与电源相连，因此对地绝缘状态的良好性能对于保证电力系统的正常运行至关重要。在电力系统中，由于外界环境的影响和设备自身的原因，电力系统中存在着各种暂态现象，如雷击、开关操作、瞬变等。这些暂态现象会导致电力系统中出现高频成分和高电压脉冲等信号，而这些信号可以被用于判断配电线路对地绝缘状态的好坏。因此，基于电力系统的暂态现象，通过对暂态信号进行分析，从而判断配电线路对地绝缘状态是否正常。

2、提取电力系统暂态信号来实现配电线路对地绝缘状态监测和评估的技术。这种方法具有非接触式、实时性、高精度等特点，可以帮助电力系统运维人员及时发现配电线路对地绝缘状态的异常，保障电力系统的安全运行。此外，基于暂态特征分析的配电线路对地绝缘状态监测方法还可以提高电力系统的可靠性和经济性，减少维护成本和停电时间，同时也可以减少电力系统故障对环境的污染。需要注意的是，在实际应用中还需要考虑多种因素，如设备的特性、环境的影响、采样频率等。

3、基于高频电流法的绝缘状态监测方法，该方法利用高频电流穿过绝缘体时的特性来判断绝缘状态，可以实现非接触式检测，但需要较高的采样频率和灵敏度，且易受到环境影响；基于局部放电检测的绝缘状态监测方法，该方法通过检测局部放电信号来判断绝缘状态，具有较高的灵敏度和精度，但需要在电力系统中布置传感器和信号处理系统，成本较高；基于噪声信号分析的绝缘状态监测方法，该方法利用噪声信号的频谱分析来判断绝缘状态，不需要额外的传感器和信号处理系统，但对噪声信号的要求较高，且易受到环境噪声干扰。例如傅氏算法假定输入信号为一周期性函数信号，即输入信号中包含基频分量、恒定的直流分量和各种整次谐波分量。在实际故障情况下，故障信号并不是呈周期性变化，如直流分量不是恒定不变的，而是依指数规律衰减。对于小电流接地的暂态信号，其中的高频分量也是随时间不断衰减的。因此，采用傅氏算法进行信号分解时，原始信号中的衰减分量会产生一定误差；最小二乘算法是用一个预设的含有非周期分量及某些谐波分量的函数按最小二乘方原理进行拟合输入的电气暂态量，也就是使预设函数尽可能逼近被处理的函数，其总方差或最小均方差为最小，从而可求出输入信号中的基频及各种暂态分量的幅值和相角。最小二乘算法在应用中存在以下问题：实时计算量过大，响应速度偏慢；处理复杂信号时，计算时间增加；无法模拟衰减的高频分量。以上方法都有其优缺点和适用范围，需要根据具体情况进行选择和优化。

4、本技术提出一种提取暂态信号的配电线路对地绝缘状态监测方法是一种非接触式、实时性高、精度高、可靠性好的监测方法，适用于大多数配电线路的对地绝缘状态监测。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种配电线路的接地故障监测方法、监测装置、计算机可读存储介质和故障指示器，以至少解决现有技术中的接地故障监测方法精度不够、抗干扰性较差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种配电线路的接地故障监测方法，所述方法包括：获取多个历史故障暂态信号，所述历史故障暂态信号为历史时间段内故障指示器记录的电流信号，所述历史时间段为所述配电线路发生非永久性接地故障的时刻到发生永久性接地故障的时刻之间的时间段；根据各历史故障暂态信号，采用普罗尼算法计算多个第一变化趋势，所述第一变化趋势包括所述历史时间段内所述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势，所述衰减因子用于表征所述历史故障暂态信号的持续时间，所述第一变化趋势与接地故障类型一一对应；获取当前故障暂态信号，所述当前故障暂态信号为目标时间段内所述故障指示器记录的电流信号，所述目标时间段的时长为预设时长，且所述目标时间段的结束时刻为当前接地故障发生的时刻；根据所述当前故障暂态信号，采用普罗尼算法计算第二变化趋势，所述第二变化趋势包括所述目标时间段内所述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势；根据所述第一变化趋势和所述第二变化趋势确定所述配电线路的所述接地故障类型。

3、可选地，根据各所述历史故障暂态信号，采用普罗尼算法计算多个第一变化趋势，包括：第一确定步骤，根据所述历史故障暂态信号，确定所述历史故障暂态信号的第一表达式，所述第一表达式用于描述所述历史故障暂态信号的振幅、相位、振荡频率和所述衰减因子之间的关系；第二确定步骤，根据所述第一表达式，确定第一函数，所述第一函数为所述历史故障暂态信号的时域离散函数；第三确定步骤，根据所述第一函数确定第一方程组，所述第一方程组为所述历史故障暂态信号的多个采样点的所述振幅、所述相位、所述振荡频率和所述衰减因子的代数关系式；第一计算步骤，对所述第一方程组求解得到参数表达式，所述参数表达式用于计算所述主谐波频率与所述衰减因子；第四确定步骤，根据所述参数表达式确定所述第一变化趋势；重复步骤，依次重复所述第一确定步骤、第二确定步骤、第三确定步骤、第一计算步骤和第四确定步骤，直到确定所有所述历史故障暂态信号对应的所述第一变化趋势。

4、可选地，根据所述第一表达式，确定第一函数，包括：根据所述第一表达式，确定第二表达式，所述第二表达式用于描述所述采样点的振幅、相位、振荡频率和所述衰减因子之间的关系；根据所述第二表达式确定第三表达式，所述第三表达式为所述历史故障暂态信号的余弦分量的表达式；设定第一关系式，并根据所述第三表达式和所述第一关系式确定所述第一函数，所述第一关系式为所述历史故障暂态信号的直流分量和所述余弦分量的关系式。

5、可选地，根据所述第一函数确定第一方程组，包括：获取多个测量参数组，所述测量参数组与所述采样点一一对应，所述测量参数组包括所述采样点对应的所述振幅、所述相位、所述振荡频率和所述衰减因子；将所述测量参数组代入预设参数模型，得到第一方程，所述预设参数模型用于构建所述第一方程与所述第一函数之间的联系，所述第一方程与所述采样点一一对应，所述第一方程为所述采样点的所述振幅、所述相位、所述振荡频率和所述衰减因子的代数关系式；根据所述第一方程，构建所述第一方程组。

6、可选地，在确定所有所述历史故障暂态信号对应的所述第一变化趋势之后，所述方法还包括：根据预设区段建立多个状态库，所述状态库与所述预设区段一一对应，所述状态库用于存储所述第一变化趋势和对应的所述接地故障类型，所述预设区段为发生接地故障的位置与所述故障指示器的距离范围；获取多个第一故障位置，所述第一故障位置为所述历史故障暂态信号对应的接地故障发生的位置，所述第一故障位置与所述历史故障暂态信号一一对应；根据所述第一故障位置，确定对应的所述预设区段并将所述第一变化趋势与对应的所述接地故障类型存入对应的所述状态库。

7、可选地，所述接地故障类型包括低阻接地故障、高阻欠阻尼接地故障和高阻过阻尼接地故障，根据所述第一变化趋势和所述第二变化趋势确定所述配电线路的所述接地故障类型，包括：在所述第二变化趋势为所述衰减因子随接地电阻的增大而减小且所述主谐波频率为0的情况下，确定所述接地故障类型为高阻欠阻尼接地故障，所述高阻欠阻尼接地故障为等效接地电阻高于第一阈值低于第二阈值的接地故障；在所述第二变化趋势为所述衰减因子随接地电阻的增大而减小且所述主谐波频率在预设范围内的情况下，确定所述接地故障类型为高阻过阻尼接地故障，所述高阻过阻尼接地故障为所述等效接地电阻高于第二阈值的接地故障；在所述第二变化趋势为所述衰减因子随接地电阻的增大而增大、所述主谐波频率不在预设范围内且不为0的情况下，确定所述接地故障类型为低阻接地故障，所述低阻接地故障为等效接地电阻低于第一阈值的接地故障。

8、可选地，在根据所述第一变化趋势和所述第二变化趋势确定所述配电线路的所述接地故障类型之前，所述方法还包括：获取第二故障位置，所述第二故障位置为所述当前故障暂态信号对应的故障发生的位置；根据所述第二故障位置确定对应的预设区段；根据所述预设区段确定目标状态库，获取所述目标状态库中的所述第一变化趋势，所述目标状态库为与所述预设区段对应的状态库。

9、根据本技术的另一方面，提供了一种配电线路的接地故障监测装置，所述装置包括：第一获取单元，用于获取多个历史故障暂态信号，所述历史故障暂态信号为历史时间段内故障指示器记录的电流信号，所述历史时间段为所述配电线路发生非永久性接地故障的时刻到发生永久性接地故障的时刻之间的时间段；第一计算单元，用于根据各所述历史故障暂态信号，采用普罗尼算法计算多个第一变化趋势，所述第一变化趋势包括所述历史时间段内所述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势，所述衰减因子用于表征所述历史时间段的持续时间，所述第一变化趋势与接地故障类型一一对应；第二获取单元，用于获取当前故障暂态信号，所述当前故障暂态信号为目标时间段内所述故障指示器记录的电流信号，所述目标时间段的时长为预设时长，且所述目标时间段的结束时刻为当前接地故障发生的时刻；第二计算单元，根据所述当前故障暂态信号，采用普罗尼算法计算第二变化趋势，所述第二变化趋势包括所述目标时间段内所述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势；第一确定单元，根据所述第一变化趋势和所述第二变化趋势确定所述配电线路的所述接地故障类型。

10、根据本技术的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的方法。

11、根据本技术的又一方面，提供了一种故障指示器，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。

12、应用本技术的技术方案，在上述配电线路的接地故障监测方法中，首先，获取多个历史故障暂态信号，上述历史故障暂态信号为历史时间段内故障指示器记录的电流信号，上述历史时间段为上述配电线路发生非永久性接地故障的时刻到发生永久性接地故障的时刻之间的时间段；然后，根据各历史故障暂态信号，采用普罗尼算法计算多个第一变化趋势，上述第一变化趋势包括上述历史时间段内上述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势，上述衰减因子用于表征上述历史故障暂态信号的持续时间，上述第一变化趋势与接地故障类型一一对应；之后，获取当前故障暂态信号，上述当前故障暂态信号为目标时间段内上述故障指示器记录的电流信号，上述目标时间段的时长为预设时长，且上述目标时间段的结束时刻为当前接地故障发生的时刻；之后，根据上述当前故障暂态信号，采用普罗尼算法计算第二变化趋势，上述第二变化趋势包括上述目标时间段内上述配电线路的主谐波频率和衰减因子的变化趋势；最后，根据上述第一变化趋势和上述第二变化趋势确定上述配电线路的上述接地故障类型。该方法通过普罗尼算法提取永久性接地故障暂态信号中的相关参数，进而提取出暂态主谐波频率的幅值、衰减因子、相位等参数。然后根据不同故障类型的暂态主谐波频率和衰减因子的特性进行分析，确定对应的第一变化趋势。在配电线路发生接地故障时，获取监测信号，通过普罗尼算法提取特征参数，进而确定主谐波频率和衰减因子的第二变化趋势，根据第二变化趋势确定匹配的第一变化趋势，进而确定配电线路的接地故障类型。该方法解决了现有技术中的接地故障监测方法精度不够、抗干扰性较差的问题。