基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法与流程

本发明涉及配电网单相断线故障检测，特别是基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法。

背景技术：

1、10kv配电网中断线故障数量约占事故总数的12％。断线故障发生频率较高的主要原因有外力破坏、连接松动、保险丝熔断、断路器接触不良和气象灾害(雷暴、降雪、强风)。而近些年来，配电线路绝缘化率的提高使现场断线情况更为糟糕，由于雷击等原因形成闪络后，绝缘导线上的电弧不能像裸导线上那样在电动力和风的作用下自由移动，持续燃弧易造成断线。断线下垂至地面会形成断线接地复合故障，故障长期存在易引发火灾，甚至导致人身触电等事故，严重威胁电网的安全稳定运行。因此，有必要提出能够快速检测断线故障的方法。

2、传统配电网继电保护主要使用故障电流信息，而断线故障主要体现在负荷电流的缺失，数值变化较小，故障特征不明显，传统保护方法容易失灵。随着对断线故障研究的深入，目前有了很多新型的断线故障检测方法，但也都存在局限性，其中利用相电流或者负序电流特征检测断线故障的方法在线路轻载或者空载时可能失效，并且会受系统正常运行时不平衡电流的影响。在利用电压特征检测断线故障方面，基于零序电压幅值差的断线故障检测方法利用了断口前后零序电压幅值存在较大差别的特点，适用于多种断线形态且算法简单，但是其在原理上存在检测死区，会导致在某些情况下保护装置拒动。

技术实现思路

1、鉴于上述新型的断线故障检测方法存在的局限性的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种解决现有技术中的断线故障检测方法检测不够准确的问题的方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其包括，通过馈线终端单元采集配电线路上所有检测点的零序电压；根据所述零序电压判断是否启动保护，若无需保护启动，则返回继续采集配电线路上所有检测点的零序电压，若需保护启动，则计算相邻检测点的零序电压相关系数；根据所述相邻检测点的零序电压相关系数判断检测的配电线路是否发生单相断线故障。

5、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述根据所述零序电压判断是否启动保护的过程为：判断馈线终端单元采集的零序电压是否超过设定的零序电压启动值，若超过设定的零序电压启动值，则保护启动；若未超过设定的零序电压启动值，则保护不启动；设定零序电压启动值为额定相电压的n倍。

6、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述相邻检测点的零序电压相关系数的计算表达式为：

7、

8、其中，p为相邻检测点的零序电压相关系数，和为两个相邻检测点处零序电压相量。

9、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述判断检测的配电线路是否发生单相断线故障包括：馈线终端mcid单元采集各检测点的零序电压数据，计算相邻检测点的零序电压相关系数p；判断是否满足判断条件，若满足则判定线路正常，若不满足则启动模型预测；标记故障判断标签，构建数据集训练lstm模型，优化目标函数为判断准确率，通过反向传播训练；将训练好的模型部署到mcid单元，实现在线预测，并进行闭环迭代优化。

10、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述判断条件为：

11、p＞pset

12、其中，p为相邻检测点的零序电压相关系数，pset为设置的零序电压相关系数门槛值；所述pset设置在第一阈值与第二阈值之间。

13、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述构建数据集训练lstm模型包括以下步骤，采集电网历史运行数据，提取各种故障状态下的零序电压采样值序列数据，标记实际的故障判断结果，构建训练数据集{x1,y1},{x2,y2},...,{xn,yn}；以历史数据作为输入，以实际发生的故障是否被正确判断为标签，选择lstm神经网络作为判断模型，输入层为零序电压序列，输出层为故障判断结果的二分类。

14、作为本发明所述基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的一种优选方案，其中：所述优化目标函数为判断准确率，通过反向传播训练包括，设定机器学习模型的优化目标函数为判断准确率指标，表达式如下：

15、accuracy＝(tp+tn)/(tp+tn+fp+fn)

16、其中，tp和tn为判断正确的正负样本数，fp和fn为判断错误的正负样本数；使用构建的训练数据集{xi,yi}训练定义的神经网络模型，通过反向传播算法迭代优化模型参数包括：前向计算，获得当前输出结果和loss；计算损失函数关于权重w的梯度gradw；更新权重的公式为：

17、△w＝-lr*gradw

18、其中，-lr为学习率参数；重复上述步骤，直至损失函数收敛或达到迭代次数。

19、第二方面，本发明为进一步解决新型的断线故障检测方法存在的局限性的问题，实施例提供了基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测系统，其包括：

20、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的任一步骤。

21、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的任一步骤。

22、本发明有益效果为，本发明通过馈线终端单元采集配电线路上所有检测点的零序电压；根据所述零序电压判断是否启动保护，若无需保护启动，则返回上一步骤继续采集，若需保护启动，则进入下一步骤；计算相邻检测点的零序电压相关系数；据所述相邻检测点的零序电压相关系数判断保护是否应该动作，即判断检测的配电线路是否发生单相断线故障；本发明通过提零序电压相关系数判据可以准确识别断线故障。

技术特征：

1.基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：包括：

2.如权利要求1所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：根据所述零序电压判断是否启动保护的过程为：

3.如权利要求2所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：所述相邻检测点的零序电压相关系数的计算表达式为：

4.如权利要求3所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：所述判断检测的配电线路是否发生单相断线故障包括：

5.如权利要求4所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：所述判断条件为：

6.如权利要求5所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：所述构建数据集训练lstm模型包括以下步骤，

7.如权利要求6所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：所述优化目标函数为判断准确率，通过反向传播训练包括，

8.基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测系统，基于权利要求1～7任一所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，其特征在于：包括：

9.一种计算机设备，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权利要求1～7任一所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的步骤。

10.一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权利要求1～7任一所述的基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法的步骤。

技术总结
本发明公开了基于零序电压相关系数的配电网单相断线故障检测方法，涉及配电网单相断线故障检测技术领域，包括通过馈线终端单元采集配电线路上所有检测点的零序电压；根据零序电压判断是否启动保护，若无需保护启动，则返回继续采集配电线路上所有检测点的零序电压，若需保护启动，则计算相邻检测点的零序电压相关系数；根据相邻检测点的零序电压相关系数判断检测的配电线路是否发生单相断线故障。本发明通过提零序电压相关系数判据可以准确识别断线故障。

技术研发人员：李克文,俞小勇,欧世锋,吴丽芳,张碧芸,谢国汕
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24