一种配电网弧光接地故障保护方法、系统及存储介质

本发明涉及配电网线路故障，尤其涉及一种配电网弧光接地故障保护方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网的配电线路距离长、分支多且呈网状结构，在电力输送过程中很容易发生故障，因此，对配电网的故障排查显得尤为重要。

2、在配电网系统中，单相接地故障往往占绝大多数，其中弧光接地对配电线路安全影响最大。接地点的电弧将不断熄灭并重燃，而且非故障相过电压最高可至正常相电压的几十倍，最终引起电缆线路绝缘击穿，可能会引起火灾导致事故进一步扩大。

3、目前，配电网故障时，要及时快速对故障线路进行跳闸保护，但是现有系统无法根据不同配电线路运行状况进行在线调整保护跳闸的跳闸条件，无法快速可靠的切除配电网故障线路。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种配电网弧光接地故障保护方法、系统及存储介质，有助于在线调整保护跳闸的条件，快速可靠低地切除故障线路防止故障范围扩大。

2、本发明所提供的具体技术方案如下：一种配电网弧光接地故障保护方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤一、基于海量配电网弧光接地故障电气量数据，预先建立电弧模型关系式；

4、步骤二、对配电网各相的电气量数据进行采样，并存储所采样的电气量数据，其中，电气量数据包括：相电压、相电流、零序电压和零序电流；

5、步骤三、检测配电网的燃弧弧光信号强度；

6、步骤四、判断所检测到的燃弧弧光信号强度是否大于预设燃弧弧光信号强度阈值，若是，则记录燃弧弧光信号强度大于预设燃弧弧光信号强度阈值时的开始时间和结束时间，若否，则返回步骤一；

7、步骤五、根据所记录的开始时间和结束时间，确定燃弧时间；

8、步骤六、利于预先建立的电弧模型关系式对燃弧时间内配电网各相电气量数据进行处理，并基于处理结果调整配电网保护跳闸的条件。

9、进一步地，在步骤一之前还包括：基于海量配电网燃弧弧光信号强度，预设发生配电网弧光接地故障时燃弧弧光信号强度阈值。

10、进一步地，所述对配电网各相的电气量数据进行采样包括：以不低于12.8khz的频率对配电网各相的电气量数据进行采样。

11、进一步地，所述电气量数据包括相电流、相电压、零序电流和零序电压。

12、进一步地，所述基于海量电气量数据，预先建立电弧模型关系式包括：

13、a）建立电弧模型关系式，如下所示：

14、u（n）=ki0x(n)gy(i)

15、其中，u（n）为零序电压，x和y为常数，i0（n）为流过电弧的电流，i0（n）等于三倍的零序电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数；

16、b）根据海量历史配电网各相电气量数据求解出关系式（i）中的k和g的值分别为k0和g0，在相电流有效值大于5ka时，x为0.15，y为0.5获得电弧模型关系式（ii）；在相电流有效值大于5ka时，x为0.2，y为0.47，获得电弧模型关系式（iii）：

17、u（n）=k0i00.15(n)g00.5(ii)

18、u（n）=k0i00.2(n)g00.47(iii)。

19、进一步地，所述步骤五包括：

20、将在燃弧时间内采样的零序电流处理后，带入电弧模型关系式(ii)或(iii)，求解出电压，并计算出所求解出的电压平均值；

21、判断所求解出的平均值与在燃弧时间内的零序电压的关系：

22、若所确定的燃弧时间大于等于所设定的燃弧时间阈值，且在燃弧时间内的零序电压大于所求解出的电压平均值，则保持设定的保护跳闸的电气量的阈值不变，将保护跳闸的动作时间缩短至原来的0.9倍；

23、若所确定的燃弧时间大于等于所设定的燃弧时间阈值，且在燃弧时间内的零序电压的平均值小于所求解出的电压平均值，则将保护跳闸的电气量的阈值增大1.1倍，并将保护跳闸的动作时间缩短至原来的0.9倍；

24、若所确定的燃弧时间小于所设定的燃弧时间阈值，且在燃弧时间内的零序电压的平均值大于等于所求解出的电压平均值，则保持保护跳闸的电气量的阈值不变，保护跳闸的动作时间也保持不变；

25、若所确定的燃弧时间小于所设定的燃弧时间阈值，且在燃弧时间内的零序电压的平均值小于所求解出的电压平均值，则保持保护跳闸的电气量的阈值增大1.1倍，保护跳闸的动作时间不变。

26、另一方面，本发明提供了一种配电网弧光接地故障保护系统，所述系统包括：

27、数据采样模块，用于对配电线路各相的电气量数据进行采样；

28、数据存储模块，用于存储配电网弧光接地故障时的电气量数据；

29、电弧模型模块，用于基于存储的配电网弧光接地故障电气量数据，建立弧光模型关系式；

30、弧光信号检测模块，用于检测配电网的燃弧弧光信号强度，并判断所检测到的燃弧弧光信号强度是否大于预设燃弧弧光信号强度阈值，若是，则记录燃弧弧光信号强度大于预设燃弧弧光信号强度阈值时的开始时间和结束时间录，并确定燃弧时间；其中，弧光信号检测模块还用于接收包括装置安装的柜体内弧光传感器检测到的弧光信号，同时也包括通过光纤远距离传输来的其他弧光传感器的弧光信号。

31、保护跳闸模块，用于利用预先建立的电弧模型关系式对所确定的燃弧时间内的配电网各相电气量数据进行处理，并基于处理结果调整配电网保护跳闸的条件。

32、进一步地，所述数据采样模块包括频率控制单元，用于控制数据采样模块对配电网各相电气量数据的采样频率。

33、进一步地，所述系统还包括显示模块，用于设置燃弧弧光信号强度阈值、保护跳闸的电气量数据以及保护跳闸的动作。

34、又另一方面，本发明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以上所述的方法的步骤。

35、本发明的有益效果在于：本发明通过将检测到的燃弧弧光信号强度与预设的燃弧弧光信号强度阈值进行比较，并确定燃弧弧光信号强度大于燃弧弧光信号强度阈值时的燃弧时间，同时调取燃弧时间内的所采样到的电气量数据，来确定配电网故障，然后利用预先建立的电弧模型关系式对燃弧时间内采样到的电气量数据进行处理，以基于处理结果和燃弧时间，对保护跳闸的条件进行在线调整，从而有助于快速可靠地切除故障线路防止故障范围扩大。

36、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。

技术特征：

1.一种配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，在步骤一之前还包括：基于海量配电网燃弧弧光信号强度，预设发生配电网弧光接地故障时燃弧弧光信号强度阈值。

3.根据权利要求1所述的配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，所述对配电网各相的电气量数据进行采样包括：以不低于12.8khz的频率对配电网各相的电气量数据进行采样。

4.根据权利要求1所述的配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，所述电气量数据包括相电流、相电压、零序电流和零序电压。

5.根据权利要求4所述的配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，所述基于海量电气量数据，预先建立电弧模型关系式包括：

6.根据权利要求5所述的配电网弧光接地故障保护方法，其特征在于，所述步骤五包括：

7.一种配电网弧光接地故障保护系统，其特征在于，所述系统包括：

8.根据权利要求7所述的配电网弧光接地故障保护系统，其特征在于，所述数据采样模块包括频率控制单元，用于控制数据采样模块对配电网各相电气量数据的采样频率。

9.根据权利要求7所述的配电网弧光接地故障保护系统，其特征在于，所述系统还包括显示模块，用于设置燃弧弧光信号强度阈值、保护跳闸的电气量数据以及保护跳闸的动作。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明涉及配电网线路故障技术领域，尤其涉及一种配电网弧光接地故障保护方法、系统及存储介质，本发明通过将检测到的燃弧弧光信号强度与预设的燃弧弧光信号强度阈值进行比较，并确定燃弧弧光信号强度大于燃弧弧光信号强度阈值时的燃弧时间，同时调取燃弧时间内的所采样到的电气量数据，来确定配电网故障，然后利用预先建立的电弧模型关系式对燃弧时间内采样到的电气量数据进行处理，以基于处理结果和燃弧时间，对保护跳闸的条件进行在线调整，从而有助于快速可靠地切除故障线路防止故障范围扩大。

技术研发人员：栗玉霞
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10