一种智能配电房直流线路早期故障定位方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，具体为一种智能配电房直流线路早期故障定位方法及系统。

背景技术：

1、智能配电房作为连接源-荷-储的桥梁，不仅实现了汇集与分配电能，同时丰富的测控与运算单元也为智能化运维提供了条件。而电缆的早期故障较为隐蔽，不易被探测与识别，一旦发生为短路故障会引起回路跳闸，不仅造成负荷失电，同时也给系统中的其他单元带来了冲击。为了检测电缆早期故障，目前已经提出了一些检测的方法，一类方法是依据非电气量信息，例如声波、图像以及光类等传感信号等来完成检测与判别。但是此类方法检测灵敏度较差，同时布置大量非电气量传感器的成本也较高，不利于大面积推广应用。还有一类方式是采用注入电压波信号并检测反射波的方式，通过设置注入电压波的幅值与周期，在早期故障处将产生波反射，然后通过检测反射波的幅值、波头时间以及频域信息来判别是否出现了早期故障。此类方法目前的应用范围广，但是需要停电才能完成检测，同时额外注入的高频电压信号对于电缆也是一种冲击，在一定程度上降低了电缆的使用寿命。因此，如何充分利用智能配电房建设过程中布置的测控单元与运算单元，并采用先进通信手段联合新型电力系统中日益增加的电力电子型功率单元，在不停电的前提下采用扰动注入的方式对电缆的早期故障进行探测是本技术的关键。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：考虑到智能配电房建设过程中布置的测控单元与运算单元，联合电力电子型功率单元，提出了一种智能配电房直流线路早期故障定位方法及系统，能够在不停电的前提下电力系统中的早期故障进行探测，在故障发展成短路故障前即对风险区域进行定位与隔离，保障了整个系统的安全稳定运行。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：获取智能配电房内监控系统以及所辖范围内终端电力电子设备数据，对智能配电房内各支路电流以及扰动注入发起指令；求解系统响应时间，利用滤波后的量测结果得到系统响应时间，与系统正常系统响应时间做比较，得出早期故障区域；识别出早期故障区域后，经过逻辑操作，向断路器发出跳闸指令。

4、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：所述终端电力电子设备数据包括，终端监控系统内的电流数据、电压数据以及电流和电压的波动幅度数据；所述扰动注入发起指令包括，下达在电力系统中引入特定的外部干扰信号的指令，记录注入扰动后的系统响应时间，根据记录的响应时间测试电力系统的响应和稳定。

5、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：所述扰动注入发起指令还包括，扰动注入选取采用电压型控制的电力电子型设备，并在电压指令uref上叠加扰动注入值ain，在进入电压控制环后得到电流指令值iref：

6、iref＝g(s)[uref+ain(u(t-tins)-u(t-tend))-umea]

7、其中，g(s)是电压外环的传递系数，u(t-tins)和u(t-tend)分别表示开始tins与结束tend时刻的阶跃函数，umea是输出电压值。

8、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：：所述求解系统响应时间包括，在注入扰动指令后，使用传感器监测电力系统中的电流变化，并采集电力系统中发生变化的电流数据，对采集的电流数据进行均值滤波去噪处理，所述均值滤波处理如下：

9、

10、其中，y[n]是去噪后的电流信号样本，x[n]是原始电流信号样本，n是窗口大小；

11、通过计算电流信号窗口内数据的平均值来减少噪声，减少采集的电流数据中的干扰值，在滤波去噪后的电流信号数据中，寻找出注入扰动后的系统响应开始点和系统响应结束点，计算响应开始点和响应结束点的时间差：

12、δt＝ti-ti

13、其中，ti为系统响应结束点时间，ti为系统响应开始点时间，所述时间差δt即为系统响应时间。

14、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：所述故障区域包括，电力系统为多个分区组成，整个电力系统以及每个分区都有响应时间范围，分离出扰动过程中分区节点的电流采样中阶跃响应时间，电力系统中早期故障的发生会改变电力系统网络的结构，电力系统网络结构的改变会显著减慢电力系统的响应速度，当注入扰动后电力系统中响应速度显著大于电力系统的本征响应速度时，判断电力系统区域发生了绝缘的早期故障。

15、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：所述逻辑操作包括，在检测到电力系统区域内的响应时间发生变化时，若响应变化时间的变化范围超过变化时间阈值，则判定电力系统中出现早期故障，并对电力系统中的分区范围进行响应时间检查，对响应时间变大的分区下达跳闸指令，将早期故障隔离在分区内；若检测到电力系统区域内的响应时间发生变化，但是响应时间的变化范围未超过变化时间阈值，则判定电力系统中未出现早期故障，不下达跳闸指令。

16、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的一种优选方案，其中：所述跳闸指令包括，根据电力系统响应时间的变化，判断出电力系统发生故障结果后，输出故障结果，找出电力系统中出现故障的分区，并跳开故障分区两侧的断路器，在早期故障演变为永久故障前隔离故障区域。

17、本发明的另一个目的是提供一种智能配电房直流线路早期故障定位系统，其能通过构建故障定位系统，实现电力系统中区域内早期故障的检测定位，实现对电力系统区域内早期故障的自动处理，防止早期故障发展成为永久故障。

18、作为本发明所述一种智能配电房直流线路早期故障定位系统的一种优选方案，其中：所述系统包括数据通信模块、数据处理模块和逻辑执行模块；所述数据通信模块，用于获取智能配电房内监控系统以及所辖范围内终端电力电子设备数据，对智能配电房内各支路电流以及扰动注入发起指令；所述数据处理模块，用于求解系统响应时间，利用滤波后的量测结果得到系统响应时间，与系统正常系统响应时间做比较，得出早期故障区域；所述逻辑执行模块，用于判断出电力系统中存在区域早期故障时，对早期故障区域执行跳闸指令。

19、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的步骤。

20、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种智能配电房直流线路早期故障定位方法的步骤。

21、本发明的有益效果：本发明提供的方法在检测过程中不需要停电，仅通过电力电子型功率单元控制单元中加入微弱扰动指令即可完成检测，检测过程中的影响较低，不会对电网中其他负荷以及负荷产生影响；本发明提供的方法在数据处理方面不依赖于智能配电房内设备精确模型的建立，同时耗费的计算资源较小，可利用既有的运算平台完成，实施成本较低，无需新增加设备。