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专利号: 2021108675039
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于,包括:零序电流采集装置获取各线路的零序电流,利用零序电流突变量确定故障时刻,计算故障起始时刻后第2、3、4、5个工频周期零序电流信号与其基频正弦波的四个加权欧式距离,取其中的最大值记为故障信号的加权欧式距离;

在某个时刻故障信号的加权欧式距离大于设定阈值时,判定发生了电弧故障;

取电弧故障起始时刻后一个工频周期的零序电流,利用S变换对该周期零序电流进行能量谱分析,确定各区段主谐振频率,继而确定各区段的特征频段;

比较各区段特征频段能量值,判定能量最大区段为故障区段。

2.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:对零序电流信号做差分运算,差分绝对值大于所设定阈值则判定发生故障;

电流差分ΔI(k)的计算公式为:

ΔI(k)=I(k+1)‑I(k)(k=0,1,...,n)式中,I(k)为各区段首端测得电流信号,k为采样点数;

故障发生的判据为:

|ΔI(k)|>Is

式中,|ΔI(k)|为计算的电流差分绝对值,Is为设定的阈值;

阈值Is的获取方法:

基于仿真系统,仿真发生故障和系统扰动的情况,获得每种情况下零序电流的最大差分绝对值,取最大差分绝对值中的最小值记为Is。

3.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:加权欧氏距离dWE的计算公式为:其中,N为欧几里得空间维数,X=(x1,x2,...,xn)、Y=(y1,y2,...,yn)为欧几里得空间的两个序列,ωi为权值,ω为归一化因子,σ为调节因子,取值为1;

故障信号的加权欧式距离为:

dWE=max{dWE2,dWE3,dWE4,dWE5}其中,dWE2,dWE3,dWE4,dWE5为第2、3、4、5周期零序电流信号与其基频正弦波的四个加权欧式距离。

4.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:阈值dset1和dset2取值是依据不同故障接地方式、不同故障初相角、不同故障位置情况下多次实验总结得出,其中,dset1取值为1,dset2取值为2;当dWEdset2时,判定为间歇性电弧接地故障。

5.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:信号经S变换后,某一频率分量下的能量Ei计算公式为:其中,Si为矩阵,n为Si矩阵的第n行,N为采样点数,k=0,2,…,N‑1,T是采样时间间隔。

6.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:不计

200Hz以下的低频分量,遍历S变换后得到的不同频率分量的能量,能量最大的点为各区段的主谐振频率点fr;根据主谐振频率fr前后100Hz频段能量最大,故将(fr‑100,fr+100)确定为特征频段。

7.根据权利要求1所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:比较各区段特征频段能量值,判定能量最大区段为故障区段。

8.根据权利要求1至7任一所述的配电网电弧接地故障区段定位方法,其特征在于:还包括在执行完成后的报警动作,包括发出报警信号以及将电弧故障区段信息上报。

9.一种配电网电弧接地故障区段定位装置,其特征在于,包括:数据获取模块,电弧识别模块,故障区段定位模块,报警模块;

数据获取模块,用于获取各区段线路首端的零序电流数据;

电弧识别模块,用于运行权利要求2至4任一所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,在识别出电弧故障后指示报警模块执行报警动作;

故障区段定位模块,用于运行权利要求5至7任一所述的一种配电网电弧接地故障区段定位方法,将故障区段信息上传给报警模块;

报警模块,在接收到所述电弧识别模块和所述故障区段定位模块发送的信息后执行报警动作。

10.一种配电网电弧接地故障区段定位系统,其特征在于,包括:零序电流采集装置、信息汇集装置、通信网络、故障定位主站;

所述零序电流采集装置安装在各区段线路首端,用于采集各区段首端零序电流;

所述信息汇集装置将其覆盖区域内的零序电流采集装置记录的数据进行汇集处理;

所述通信网络将所述零序电流采集装置、所述信息汇集装置与所述故障定位主站通信连接;

所述的定位主站集成有权利要求9所述的配电网电弧接地故障定位装置。