一种基于暂态录波的配网单相接地故障定位系统及方法与流程

本发明涉及配网故障定位，具体涉及一种基于暂态录波的配网单相接地故障定位系统及方法。

背景技术：

1、单相接地故障是配电网运行中最常见的故障，占80％以上。我国配电网大多采用小电流接地方式，接地故障发生后，若不及时隔离，容易引起绝缘薄弱点击穿，造成相间短路故障，使事故扩大，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，影响配网安全运行。

2、随着社会对供电可靠性要求越来越高，单相接地故障定位的重要性日益凸显，然而小电流接地方式，由于接地故障信号微弱、电弧不稳定等原因，故障检测定位一直都是一大难点。

3、小电流接地方式，稳态零序保护定值难以确定，受不同接地类型影响，零序过流信号经常误报或漏报，影响接地判断准确性。暂态接地保护需利用零序电压、电流暂态突变量特征进行判断，暂态突变量只存在于接地故障发生后5ms内，捕捉较为困难，并且终端暂态接地算法尚不完善，数据处理能力有限，终端暂态接地判断准确率仍然不高。

技术实现思路

1、针对故障定位存在的问题，本发明提供一种基于暂态录波的配网单相接地故障定位系统及方法。

2、第一方面，本发明技术方案提供一种基于暂态录波的配网单相接地故障定位系统，所述系统包括前置服务器，配网线路上装有具有暂态录波功能的配电自动化终端(一二次融合开关或暂态录波故障指示器)；所述配电自动化终端数据通过光纤或无线安全接入区接入到配电自动化主站前置服务器；接地算法服务器与前置服务器、scada应用服务器连接于同一交换机，相互之间进行数据交互；

3、配电自动化终端(一二次融合开关或暂态录波型故障指示器)，发生单相接地故障，触发录波锁定信号，配电自动化终端采用录波数据窗截取的方式截取设定时间的录波数据生成录波文件，并将录波文件发送给前置服务器；

4、前置服务器，收到终端录波锁定信号后召唤终端录波文件，接收到故障录波文件后转发至接地算法服务器；

5、接地算法服务器，用于接收故障录波文件，归集同一母线下所有配电自动化终端在相邻设定时间阈值内的故障录波文件，对接收到的故障录波文件进行解析获取故障录波数据，结合配网线路的拓扑信息进行故障定位，将故障定位结果发送给scada应用服务器；

6、scada应用服务器，用于根据故障定位结果进行故障区段推图告警。

7、作为本发明技术方案的进一步限定，配网线路中还设置有与前置服务器连接的零序监测模块；

8、零序监测模块，用于配电线路发生单相接地故障时，生成变电站母线接地告警信息，并上传至前置服务器；

9、前置服务器，用于接收接地告警信息并从接地告警信息中读取母线接地告警时间点生成录波召唤报文并广播给连接的配电自动化终端；

10、配电自动化终端，接收到录波召唤报文，根据解析结果启动录波处理生成录波文件。

11、作为本发明技术方案的进一步限定，前置服务器，用于广播录波召唤报文至发生接地告警的同母线线路上的配电自动化终端；

12、配电自动化终端，用于接收到录波召唤报文将对应的录波文件发送给前置服务器。

13、作为本发明技术方案的进一步限定，该系统还包括用于存储配网线路拓扑信息的图模服务器；

14、所述图模服务器与接地算法服务器连接，接地算法服务器从图模服务器获取配网线路的拓扑。

15、作为本发明技术方案的进一步限定，接地算法服务器，用于在配网线路拓扑上建立配电自动化终端安装位置与录波文件的对应关系；提取每个录波文件的零序电压、零序电流幅值及相角进行分析计算；根据分析计算结果定位故障点；并根据故障点与配电自动化终端的相对位置定位故障区段。

16、作为本发明技术方案的进一步限定，接地算法服务器，用于根据配网线路拓扑信息获取母线所连线路及线路上终端，对比分析同线路多点间及同母线多线路间的故障录波(三相电压、电流、零序电压、零序电流波形)，判断故障点所在线路及所在区段。

17、作为本发明技术方案的进一步限定，接地算法服务器，用于根据配网线路拓扑信息获取母线所连线路及线路上终端，依据接地故障线路与非故障线路、故障线路故障点前后故障录波特征差异，对比分析同线路多点间及同母线多线路间的故障录波(三相电压、电流、零序电压、零序电流波形)，判断故障点所在线路及所在区段。

18、第二方面，本发明技术方案还提供一种基于暂态录波的配网单相接地故障定位方法，所述方法应用于第一方面所述的系统，所述方法包括如下步骤：

19、接收到录波召唤报文后，具备暂态录波功能的配电自动化终端采用录波数据窗截取的方式截取设定时间的录波数据生成录波文件；

20、接收到上传报文时，配电自动化终端将故障录波文件发送给前置服务器；

21、前置服务器，接收到故障录波文件后转发至接地算法服务器；

22、接地算法服务器归集同一母线下所有故障指示器在相邻设定时间阈值内触发采集的故障录波文件，对接收到的故障录波文件进行解析，获取故障录波数据，结合配网线路的拓扑进行故障定位，将故障定位结果发送给scada应用服务器；

23、scada应用服务器根据故障定位结果进行故障区段推图告警。

24、作为本发明技术方案的进一步限定，接收到录波召唤报文后，具备暂态录波功能的配电自动化终端采用录波数据窗截取的方式截取设定时间的录波数据生成录波文件的步骤之前包括：

25、配电线路发生单相接地故障时，零序监测模块生成变电站母线接地告警信息，并上传给前置服务器；

26、前置服务器接收所述接地告警信息并从接地告警信息中读取母线接地告警时间点生成录波召唤报文并广播给同一母线线路上的配电自动化终端。

27、作为本发明技术方案的进一步限定，接收到录波召唤报文后，配电自动化终端采用录波数据窗截取的方式截取设定时间的录波数据生成录波文件的步骤包括：

28、接收到录波报文后，配电自动化终端解析录波报文获取母线接地告警时间点；

29、采用录波数据窗截取的方式截取母线接地告警时间点前后设定时间的录波数据生成录波文件。

30、需要说明的是，在广播录波报文设定时间后前置服务器广播召唤报文给配电自动化终端；配电自动化终端基于接收到的召唤报文将对应的录波文件发送给前置服务器。

31、作为本发明技术方案的进一步限定，接地算法服务器归集同一母线下所有配电自动化终端在相邻设定时间阈值内的故障录波文件，对接收到的故障录波文件进行解析，获取故障录波数据，结合配网线路的拓扑进行故障定位，将故障定位结果发送给scada应用服务器的步骤包括：

32、接地算法服务器从图模服务器获取配网线路的拓扑；

33、在配网线路拓扑上建立配电自动化终端安装位置与录波文件的对应关系；

34、根据配网线路拓扑信息获取母线所连线路及线路上终端，对比分析同线路多点间及同母线多线路间的故障录波(三相电压、电流、零序电压、零序电流波形)，判断故障点所在线路及所在区段。

35、将定位故障区段发送给scada应用服务器。

36、作为本发明技术方案的进一步限定，通过比较所述线路上配电自动化终端的接地故障信号，判断故障点的位置的步骤包括：

37、根据线路拓扑关系，依据配电自动化终端上送的接地故障信号进行故障选线选段，上报接地故障信号的终端所在线路为故障线路；

38、故障线路从电源侧到负荷侧方向，上报接地故障信号的最后一个终端与未上报接地故障信号的第一个终端之间判断为接地故障区间。

39、可直接或间接获取变电站、配电自动化设备信息，将变电、配电信息融合，使用多种故障诊断方法和技术，融合站内、站外拓扑及故障录波信息，实现接地故障精准定位。

40、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：将同一个故障中的故障波形、拓扑进行识别归集处理，算法服务器对配电自动化主站传来的一二次融合开关、故障指示器等配电自动化终端录波文件进行分析，利用各种接地算法有效准确地完成配电网接地故障区段的定位，提高了单相接地故障处理水平，提升配网运行安全性、可靠性。

41、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

42、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。