配电网接地故障动态研判方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，具体涉及一种配电网接地故障动态研判方法及系统。

背景技术：

1、我国配电网规模庞大，包括城市、农村、工业区等各种场所，线路纵横交错且携带大量台区及配电网运行设备，由于配电网线路及配电网设备长期在恶劣的户外环境(比如雷击、树木生长、虫鸟危害等外在环境)下运行，因此配网线路及运行设备绝缘性能会逐步降低，接地故障的发生概率增大，偶发性强，故障点分部广，增加了故障排查的难度。另外由于大部分接地故障隐藏性强，部分故障可能由于线路深埋地下、设备安装位置隐蔽或线路运行设备内部绝缘异常等原因难以被及时发现，需要耗费大量时间和精力进行查找。此外，部分接地故障可能表现为间歇性故障，不易被常规检测方法发现，增加了查找困难度。

2、传统的接地故障检测方法主要依靠人工巡检、推拉试送和绝缘摇表等方法，存在效率低、耗时长、准确性不高等问题。其中，人工巡检需沿线路进行巡查，现场环境复杂，沿线巡检极为困难，存在漏检和误检的可能；推拉试送的方式流程复杂且只能逐步缩小故障区段，对于无解列点的线路则无法有效分段排查；绝缘摇表查找方法存在较大局限性，在下雨天应用效果较差，且根据线路情况需解开配变、计量pt等线路设备或进行线路解列分段，耗时耗力。此外，我国在配电网接地故障检测方面的技术水平相对滞后于发达国家，缺乏高效、智能的检测设备和技术手段，限制了接地故障的准确查找和处理。也缺乏先进的故障诊断技术和设备，导致接地故障检测过程中的困难和工作量增加。

3、为解决以上问题，目前市场上研发了一款基于信号注入法的接地故障定位装置，通过向停电线路注入检测信号，依据电流传感器和接收器测量注入到线路的特征信号，以此判断故障点方向，并通过二分法的测量方式逐步缩小故障区段直至定位故障点。目前信号注入的方案在配网接地巡检中大量使用，有效解决了现场大部分接地故障查找难、查找时间长的问题，成为了配电网接地故障查找的一项实用的新技术。

4、比如公布号为cn103760467a的专利申请文献公开的一种配电网单相接地故障点巡查方法，就是通过信号注入的方式，结合检测装置对特征电流进行检测实现故障方向的判别，通过二分法测量逐步缩短故障区段；但其本质是一种离线型配电网接地故障查找方法，信号注入设备和检测设备不具备信息交互、故障动态分析、数据统计等功能，属于单机产品，使得设备在面对故障特征随时间或环境变化的情况下难以有效判别故障方向和及时提示巡检人员故障变化情况，因此经常会出现无效巡检的情况，极大的增加了故障巡检时间。比如在巡检过程中，遇到故障点突然消失的情况时，信号源无法有效判别故障消失，无法推送显示，巡检人员拿着钳表和手抄器测量也无法感知故障消失，而会误以为已走过故障点，依然依据二分法往注入点方向去找点测量，直到测量到信号源注入点处才能发觉故障消失，这部分工作是无效的巡检工作，而且在现场环境发生变化后，故障特征超过了设备的检测范围时，也无法进行有效识别。

5、在比如公布号为cn111123037a的专利申请文献公开的一种配电网故障定点检测装置，也是通过信号源注入和测量装置测量来判定故障方向，通过二分法测量逐步缩小故障区间，直至定位故障点，该方案的特点为双频率信号注入，结合测量装置，通过双频率信号从测量的总电流中计算出测量点处阻性电流，从而避免电容电流对故障方向的判断，提升了故障方向判别的准确性；但由于现场实际应用场景中在湿度较大的情况下还存在漏电流的情况，会极大影响阻性电流的测量。

技术实现思路

1、本发明旨在解决使用信号注入法定位接地故障时，针对接地故障消失或接地阻值发生变化以及线路环境发生变化的情况下无法感知和向巡检人员推送异常信息的问题

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：

3、第一方面，本发明提出了一种配电网接地故障动态研判方法，所述方法应用于数据云平台，包括：

4、接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据，其中，所述线路综合参数包括线路对地直流电阻和信号源从第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值，所述线路单点数据包括当前测量点的三相电流数据、故障方向、当前测量点的位置及线路相电流平衡系数，其中，所述第一测量点为初始选取的信号注入点；

5、根据所述线路对地直流电阻及第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值，计算线路对地容抗；

6、在当前测量点的测量过程或从当前测量点前往一下测量点过程，根据所述线路对地容抗、所述线路对地直流电阻以及所述线路单点数据综合判断线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果。

7、进一步地，所述根据所述线路对地直流电阻及第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值，计算线路对地容抗，包括：

8、根据所述交流信号的电压幅值和电流幅值，计算线路对地电抗；

9、根据所述线路对地电抗和所述线路对地直流电阻，计算线路对地容抗。

10、进一步地，所述在当前测量点的测量过程或从当前测量点前往一下测量点过程，根据所述线路对地容抗、所述线路对地直流电阻以及所述线路单点数据综合判断线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果，包括：

11、根据所述空气湿度变化系数计算线路可送电电抗界限值；

12、在所述电路对地容抗保持平稳且所述线路对地直流电阻发生变化时，将所述线路对地直流电阻与所述线路可送电电抗界限值及设备最大可检出阻抗值进行比较，在确定线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果；

13、在所述线路对地直流电阻保持平稳且所述线路对地容抗发生变化时，根据变化前后最新一次有数据偏差的测量点的线路单点数据进行核算故障是否可继续检出，并在确定无法检出时，向手持数据终端推送“线路环境发生变化，请进行线路分段查找”的故障异常判断结果；

14、在所述线路对地直流电阻和所述线路对地总电容均发生变化时，根据所述数据终端上传的历史测量数据检核所述空气湿度变化系数合理时，重复执行上述所述电路对地容抗保持平稳且所述线路对地直流电阻发生变化时和在所述线路对地直流电阻保持平稳且所述线路对地容抗发生变化时的故障异常判断步骤。

15、进一步地，所述线路可送电电抗界限值rm的计算公式为：

16、rm＝rt*s

17、

18、式中，rt为定值，s为所述空气湿度相关系数，rh表示空气湿度，*表示乘积。

19、进一步地，所述在所述电路对地容抗保持平稳且所述线路对地直流电阻发生变化时，将所述线路对地直流电阻与所述线路可送电电抗界限值及设备最大可检出阻抗值进行比较，在确定线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果，包括：

20、若满足r＞rm，则向所述数据终端推送“故障消失，请尝试送电”的故障异常判断结果，r为线路对地直流电阻，rm为线路可送电电抗界限值；

21、若满足rn≤r≤rm，则向所述数据终端推送“故障点发生变化，且超过设备应用范围，请尝试其他巡线方式”的故障异常判断结果，rn为设备最大可检出阻抗值；

22、在满足rn＞r且i1＞1.25in且k＜1.2时，则向所述数据终端推送“线路分布电容参数过大，请对线路进行分段巡检”的故障异常判断结果，i1为交流信号电流幅值，k为所述线路相电流平衡系数，in为设备额定电流值；

23、在满足rn＞r且i1＞1.25in且k＞1.2时，确定线路故障仍在可检范围内，不向所述数据终端进行消息推送。

24、进一步地，所述在所述线路对地直流电阻保持平稳且所述线路对地容抗发生变化时，根据变化前后最新一次有数据偏差的测量点的线路单点数据进行核算故障是否可继续检出，并在确定无法检出时，向手持数据终端推送线路故障异常判断结果，包括：

25、根据第一测量点的测量数据和所述线路对地容抗变化前最新一次故障区段内的当前测量点的单点线路数据，计算当前测量点处故障相电流值与非故障相电流值；

26、在核算出故障相电流值小于非故障相电流值的1.2倍时，则向所述数据终端推送“线路环境发生变化，请进行线路分段后查找”的故障异常判断结果。

27、进一步地，在所述接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据之后，所述方法还包括：

28、将所述数据终端上传线路单点数据的时刻匹配所述信号源同时刻计算的线路综合参数，形成参数数据集合。

29、进一步地，在所述接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据之后，所述方法还包括：

30、将所述数据终端上传线路单点数据的时刻匹配所述信号源同时刻计算的线路综合参数，形成参数数据集合；

31、通过同时刻的交流信号电压幅值和测量点的历史线路单点数据，计算以注入点为中心两侧的三相线路电容参数和电阻参数。

32、进一步地，所述测量点采用二分法选取得到。

33、进一步地，所述接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据，包括：

34、通过无线通信方式接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据，其中，所述无线通信方式为4g无线通信或5g无线通信方式。

35、第二方面，本发明还提出了一种配电网接地故障动态研判方法，所述方法应用于信号源，包括：

36、选取故障停电线路的中点处作为注入点注入直流信号，并采集所述直流信号的电压幅值及电流幅值以计算线路对地直流电阻；

37、根据所述线路对地直流电阻，判断停电线路存在接地故障时，向注入点注入交流信号；

38、将所述交流信号的电压幅值和电流幅值及所述线路对地直流电阻作为线路综合参数上传至数据云平台，以使所述数据云平台根据所述线路综合参数和数据终端上传的线路单点数据对线路故障进行综合判断，在线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果。

39、进一步地，在根据所述线路对地直流电阻判断停电线路不存在接地故障时，则通过信号源显示面板直接显示线路不存在接地故障。

40、进一步地，所述将所述线路综合参数上传至数据云平台，包括：

41、在单位时间内，所述交流信号的电压幅值、所述交流信号的电流幅值、所述线路对地电抗、所述线路对地直流电阻及所述线路对地容抗中至少一个突变超过预先设置的死区阈值时，则将周期性检测的线路综合参数和突变时对应的线路综合参数均上传至所述数据云平台。

42、进一步地，所述将所述线路综合参数上传至数据云平台，包括：

43、通过无线通信方式将所述线路综合参数上产至所述数据云平台。

44、进一步地，在所述选取故障停电线路的中点处作为注入点注入直流信号之前，所述方法还包括：

45、基于编码信息与所述数据终端进行绑定。

46、第三方面，本发明还提出了一种数据云平台，包括：

47、数据接收模块，接收信号源发送的故障停电线路的线路综合参数以及数据终端发送的线路单点数据，其中，所述线路综合参数包括线路对地直流电阻和信号源从第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值，所述线路单点数据包括当前测量点的三相电流数据、故障方向、当前测量点的位置及线路相电流平衡系数，其中，所述第一测量点为初始选取的信号注入点；

48、参数计算模块，用于根据所述线路对地直流电阻及第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值，计算线路对地容抗；

49、综合研判模块，用于在当前测量点的测量过程或从当前测量点前往一下测量点过程，根据所述线路对地容抗、所述线路对地直流电阻以及所述线路单点数据综合判断线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果。

50、第四方面，本发明还提出了一种信号源，包括

51、直流信号注入模块，用于选取故障停电线路的中点处作为注入点注入直流信号，并采集所述直流信号的电压幅值及电流幅值以计算线路对地直流电阻；

52、交流信号注入模块，用于根据所述线路对地直流电阻，判断停电线路存在接地故障时，向注入点注入交流信号；

53、无线通信模块，用于将所述交流信号的电压幅值和电流幅值及所述线路对地直流电阻作为线路综合参数上传至数据云平台，以使所述数据云平台根据所述线路综合参数和数据终端上传的线路单点数据对线路故障进行综合判断，在线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果。

54、第五方面，本发明还提出了一种配电网接地故障动态研判系统，所述系统包括数据云平台、信号源和数据终端，所述信号源通过无线通信模块与所述数据云平台连接，所述数据终端与所述数据云平台连接进行双向通信，其中：

55、所述信号源用于通过所述无线通信模块向所述数据云平台上传线路综合参数，所述线路综合参数包括线路对地直流电阻和信号源从第一测量点注入的交流信号电压幅值及电流幅值；

56、所述数据终端用于确认线路存在可检接地特征后，测量当前测量点的三相电流数据，基于三相电流数据判断故障方向，并将三相电流数据、故障方向、当前测量点的位置数据、线路相电流平衡系数及测量时刻数据上传至所述数据云平台；

57、所述数据云平台，用于在当前测量点的测量过程或从当前测量点前往一下测量点过程，根据所述线路对地容抗、所述线路对地直流电阻以及所述线路单点数据综合判断线路故障超过可检范围或者故障消失时，向所述数据终端推送相应的故障异常判断结果。

58、进一步地，所述线路相电流平衡系数为所述数据终端根据电流不平衡算法计算得到的故障相与非故障相的电流特征偏差度。

59、进一步地，所述数据终端还用于：

60、建立线路档案，所述线路档案录入有巡检线路变电站名称、线路名称及线路类型信息；

61、将信号源输出的线路综合数据以及所述数据终端测量的线路单点数据归档至本次新建的线路档案。

62、本发明的优点在于：

63、(1)本发明接地故障检测方案原理为信号注入法，通过信号源向注入点注入交流信号，并根据注入的交流信号计算线路综合参数后上传至数据云平台，在确认线路存在可检接地特征时，数据终端会将测量的线路单点数据上传至数据云平台，扩充参数库，数据云平台根据信号源上传的线路综合参数和数据终端上传的线路单点数据进行综合处理，实现线路故障异常情况的动态研判和下一次测量点成功性的预判，在故障消失时或现场环境发生变化后故障特征超过了设备的检测范围时，即可马上进行判定并将判定结果推送至数据终端，使巡检人员实时掌握线路情况，无需继续巡检，从而避免因故障形态变化和环境变化引起的误判和多检的情况。

64、(2)信号源和数据终端具有数据上传功能，将单机设备升级为物联网设备，构建了故障动态研判方法的数据通路，实现了配电网接地故障巡检中信号注入检测方案的完善，使得配网线路巡检更智能、更动态；相对于传统信号注入类设备，减少了因线路接地故障形态发生变化或现场环境发生变化造成的故障方向误判和增加的多巡多检工作，使得线路巡检更简单和高效。

65、(3)通过信号源获得的线路综合参数结合数据终端设备采集的线路单点数据，可将漏电流因素也考虑在内，更加提升了故障方向判断的准确性。

66、(4)信号源可实现线路综合参数的计算，实现了从信号源侧对检测线路的参数的动态检测和研判，为数据云平台进行故障动态的综合研判提供了良好的数据基础。

67、(5)数据终端替换传统手抄器的模式，实现了测量数据的统计和上传以及故障方向的就地智能研判，解决了人工研判的问题，同时也为数据云平台进行故障动态的综合研判提供了良好的数据基础。

68、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。