一种单相接地故障区间及类型的判断方法与流程

本发明涉及电网故障判断，特别涉及一种单相接地故障区间及类型的判断方法。

背景技术：

1、配电网是对社会发展和经济进步而言卓为重要的基础设施，中压配电网在整个电力系统面向用户终端中承担着重要的角色。我国的部分中压配电网系统采用经消弧线圈接地系统，该系统是小电流接地方式的一种，当中压配电网发生接地故障后，需要尽快的识别故障区段并采取相应的措施应对，避免长时间误操作导致的过电压引起两相接地短路等问题威胁系统的安全。因此在系统发生接地故障后，需要及时且准确的查明故障区段，从而保证电网系统的安全稳定运行。

2、对于消弧线圈系统，消弧线圈对故障的稳态信息进行补偿，使得故障特征不明显，尤其高阻接地时，故障电流更加微弱、受干扰严重，只能利用暂态信息进行处理，采用其高频信号。针对高低过渡电阻接地故障的区分，目前的研究计算量较大，且准确率不高，亟需一种高效便捷的方法减小计算量，且能够很好的区分高低阻接地故障的算法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种单相接地故障区间及类型的判断方法，该单相接地故障区间及类型的判断方法基于离散傅里叶变换dft方法，计算得到信号有效值加和设定的高低阻故障判据进行比对，判定低阻接地故障或高阻接地故障，从而减小计算量，提高定位准确率，以便进一步采取故障处理措施。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种单相接地故障区间及类型的判断方法，该单相接地故障区间及类型的判断方法包括以下步骤：步骤1，通过安装采集设备进行故障区间判定，并采集接地故障发生时的三相电流；步骤2，根据采集的三相电流合成节点的零序电流；步骤3，基于离散傅里叶变换dft方法，选取高低频段频率信号；步骤4，提取电流信号有效值，并对提取的频率信号有效值进行加和处理；步骤5：将电流信号有效值进行加和处理的结果与设定的高低阻故障判据进行比对，从而判断接地故障类型。

4、进一步的，步骤1中，采集接地故障发生时的三相电流是通过安装采集设备对线路实时监测并采集的，采集设备为故障指示器、配电开关监控终端ftu或一二次融合设备；

5、安装故障指示器时，通过沿线巡视，依据电源侧至故障点之前的故障指示器出现红牌，故障点以后的故障指示器不出现红牌为原则进行故障区间判定，从而采集接地故障发生时的三相电流；

6、安装配电开关监控终端ftu时，依据配电开关监控终端ftu的故障定位、故障隔离逻辑进行故障区间判定，从而采集接地故障发生时的三相电流；

7、安装一二次融合设备时，依据一二次融合设备的状态集成化监测进行故障区间判定，从而采集接地故障发生时的三相电流。

8、进一步的，步骤2中，零序电流通过测量装置进行采集，测量装置为互感器ct或霍尔传感器；零序电流的采样率以保证信号的高频成分不会丢失为准；采集后的零序电流通过滤波器选择截止频率来保留零序电流的成分；采集的零序电流存在两种情况，一种为过渡电阻为高阻的零序电流，另一种为过渡电阻为低阻的零序电流。

9、进一步的，步骤3中，基于离散傅里叶变换dft方法，选取高低频段频率信号包括以下过程：

10、计算离散傅里叶变换：使用离散傅里叶变换dft算法，将零填充后的信号转换为频域表示；离散傅里叶变换dft算法将对信号进行频谱分析，得到信号在不同频率上的幅度和相位信息；

11、计算功率谱密度psd：根据离散傅里叶变换dft的结果，计算信号的功率谱密度；功率谱密度表示信号在各个频率上的能量分布，能够通过对离散傅里叶变换dft结果进行幅度平方处理得到功率谱密度；

12、选择高低频段信号：设置一个阈值，根据功率谱密度的结果，将功率谱密度高于阈值的频率段作为高频段信号，低于阈值的频率段作为低频段信号。

13、进一步的，计算离散傅里叶变换过程中，根据公式(1)选取高低频段频率信号：

14、

15、式中，x(n)表示待分析的时域数据，n表示dft采样点总数，x(k)表示x(n)离散傅里叶变换的第k个分量，k＝0,1,...,n-1。

16、进一步的，步骤4中，根据公式(2)提取电流信号有效值：

17、

18、式中，rmsi表示计算得到的零序电流有效值，sampoint代表该采样区间的采样点数，i0(m)表示零序电流在第m个采样点的瞬时值，对提取的频率信号有效值进行加和处理；

19、有效值加和处理为对每个时间段内提取的频率信号有效值进行加和处理，即将低频段和高频段的有效值相加，得到总的有效值。

20、进一步的，步骤4中，提取零序电流中频率为1000hz和500hz的信号。

21、进一步的，步骤4中，在进行频域分析和有效值计算时，还能够增加优化和调整过程，以提高信号处理的准确性和鲁棒性；

22、优化和调整过程包括：

23、a)优化频率分析：通过频谱分析等方法进行详细的分析，以获取更准确的频率信息，从而优化选择频率分析的范围和步长，以充分包括关键频率信息；

24、b)窗口函数的选择：选择窗口函数为汉宁窗，用于优化离散傅里叶变换dft的性能，减小频谱泄露和旁瓣干扰，并提高频谱的分辨率；

25、i)确定窗口长度：选择与信号时长相当的窗口长度；

26、ii)选择窗口类型：宽带信号选用汉宁窗，窄带信号选用汉明窗；

27、c)考虑噪声和干扰：在信号处理过程中，采用滤波、降噪算法来减小噪声对结果的影响；

28、d)参数优化：根据实际应用和经验，对阈值进行优化和调整，以提高故障判断的准确性和可靠性。

29、进一步的，步骤5中，设定的高低阻故障判据包括设定判断低阻故障和高阻故障的判据阈值；

30、通过比较总的有效值加和与设定的阈值的关系，判断接地故障类型：若总的有效值加和大于低阻故障判据阈值，则判定为低阻接地故障；若总的有效值加和小于高阻故障判据阈值，则判定为高阻接地故障。

31、进一步的，设定高低阻故障判据阈值范围threshold_value为[0.15,0.25]。

32、本发明的有益效果是：

33、该单相接地故障区间及类型的判断方法通过高频分量的差异，明显的区分高阻低阻，弥补了因消弧线圈抵消而不明显的故障特征导致无法判断的缺陷，保证了接地故障定位的准确率，得到的结果更具有可靠性，而且该单相接地故障区间及类型的判断方法计算简单，仅需要零序电流即可进行计算判断，无需增加额外的硬件及人工成本，提高了效率和准确性，具有一定的工程实用性。

技术特征：

1.一种单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：该单相接地故障区间及类型的判断方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤1中，采集接地故障发生时的三相电流是通过安装采集设备对线路实时监测并采集的，采集设备为故障指示器、配电开关监控终端ftu或一二次融合设备；

3.根据权利要求1所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤2中，零序电流通过测量装置进行采集，测量装置为互感器ct或霍尔传感器；零序电流的采样率以保证信号的高频成分不会丢失为准；

4.根据权利要求1所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤3中，基于离散傅里叶变换dft方法，选取高低频段频率信号包括以下过程：

5.根据权利要求4所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：计算离散傅里叶变换过程中，根据公式(1)选取高低频段频率信号：

6.根据权利要求1所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤4中，根据公式(2)提取电流信号有效值：

7.根据权利要求6所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤4中，提取零序电流中频率为1000hz和500hz的信号。

8.根据权利要求1所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤4中，在进行频域分析和有效值计算时，还能够增加优化和调整过程，以提高信号处理的准确性和鲁棒性；

9.根据权利要求1所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：步骤5中，设定的高低阻故障判据包括设定判断低阻故障和高阻故障的判据阈值；

10.根据权利要求9所述的单相接地故障区间及类型的判断方法，其特征在于：设定高低阻故障判据阈值范围threshold_value为[0.15,0.25]。

技术总结
本发明涉及电网故障判断技术领域，公开了一种单相接地故障区间及类型的判断方法，包括步骤1通过安装采集设备进行故障区间判定，并采集接地故障发生时的三相电流；步骤2根据采集的三相电流合成节点的零序电流；步骤3基于离散傅里叶变换DFT方法，选取高低频段频率信号；步骤4提取电流信号有效值，并对提取的频率信号有效值进行加和处理；步骤5将电流信号有效值进行加和处理的结果与设定的高低阻故障判据进行比对，从而判断接地故障类型。该方法基于离散傅里叶变换DFT方法，计算得到信号有效值加和设定的高低阻故障判据进行比对，判定低阻接地故障或高阻接地故障，从而减小计算量，提高定位准确率，以便进一步采取故障处理措施。

技术研发人员：田庆生,梁仕斌,吴旭程,熊文俊,杜宗强,淡杨超
受保护的技术使用者：云南电力试验研究院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15