一种配电线路单相接地故障离线定位方法及系统与流程

本技术涉及配电线路故障检测，更具体地说，本技术涉及一种配电线路单相接地故障离线定位方法及系统。

背景技术：

1、6kv至66kv配电网多采用中性点非有效接地方式，其优点在于发生单相接地故障时，接地电流通常较小，瞬时性接地故障的接地点电弧可能自行熄灭，因而具有较高的供电可靠性。但是，当线路发生永久性单相接地故障时，需要先确定故障线路，再对故障点进行定位，以便及时开展故障处理。

2、传统的单相接地故障处理方式通常采用逐次拉路方式确定故障线路，并由运维人员沿线路巡查以确定故障点；逐次拉路容易造成非故障线路停电，人工巡线则受线路长度、敷设环境及故障特征可见程度等因素影响，存在工作量大、定位效率低和停电时间长等问题。随着配电网自动化水平的提高，故障选线技术已逐渐成熟，但故障定位仍是小电流接地系统故障处理中的薄弱环节。现有故障定位方法在接地电流较小、线路拓扑复杂、线路参数存在差异以及故障接地阻抗不确定的情况下，难以从线路响应中准确区分不同故障位置对应的响应特征，容易出现定位结果不准确或故障位置与故障接地阻抗相互混淆的问题。因此，如何利用边界差分指纹，提高配电线路单相接地故障离线定位的准确性成为了业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种配电线路单相接地故障离线定位方法及系统，可以利用边界差分指纹，提高配电线路单相接地故障离线定位的准确性。

2、第一方面，本技术提供一种配电线路单相接地故障离线定位方法，包括如下步骤：

3、在线路停电隔离状态下，获取待测配电线路的线路拓扑信息；

4、控制边界阻抗单元切换至不同边界状态，并向所述待测配电线路注入可调频的微电流测试信号，以确定不同边界状态下对应的多频输入响应，基于全部多频输入响应进行状态解析，生成边界差分指纹；

5、基于所述线路拓扑信息和线路参数建立故障响应模型，分别将各联合待估参数输入所述故障响应模型进行边界响应推演，得到对应联合待估参数的理论差分指纹；

6、将所述边界差分指纹与各理论差分指纹进行候选关联判别，进而确定单相接地故障的故障位置和故障接地阻抗。

7、在一些实施例中，在线路停电隔离状态下，获取待测配电线路的线路拓扑信息具体包括：

8、在线路停电隔离状态下，通过馈线自动化终端、配电自动化主站或便携式离线测试装置，获取待测配电线路的开关分合状态、线路节点信息、线路区段连接信息以及边界阻抗单元的设置位置；

9、遍历待测配电线路的各线路节点，根据所述线路节点信息和所述线路区段连接信息建立线路节点与线路区段的关联关系，汇总形成待测配电线路的拓扑关系集合；

10、根据所述开关分合状态，从所述拓扑关系集合中筛选出线路停电隔离状态下属于待测范围的电气连接关系集合；

11、基于所述电气连接关系集合组建线路拓扑结构，并将所述边界阻抗单元的设置位置映射至所述线路拓扑结构中的对应线路节点或线路区段末端，以形成线路拓扑信息。

12、在一些实施例中，控制边界阻抗单元切换至不同边界状态，并向所述待测配电线路注入可调频的微电流测试信号，以确定不同边界状态下对应的多频输入响应具体包括：

13、通过与所述待测配电线路输入端连接的可调频微电流源，按照预设频点序列确定多个测试频点；

14、针对每一测试频点，依次控制边界阻抗单元切换至不同边界阻抗对应的边界状态，并在完成切换后，向所述待测配电线路注入与当前测试频点对应的微电流测试信号；

15、通过同步采样模块，采集各边界状态、各测试频点下微电流测试信号作用的输入端电压信号和输入端电流信号，待信号稳定后提取当前测试频点的同频复电压分量与同频复电流分量；

16、根据每一边界状态下所述同频复电压分量与所述同频复电流分量之间的对应关系，确定所述边界状态在各测试频点下的单频输入响应，进而得到该边界状态对应的多频输入响应。

17、在一些实施例中，基于全部多频输入响应进行状态解析，生成边界差分指纹具体包括：

18、对各边界状态对应的多频输入响应进行相位校正和幅值归一化，进而对相同频点位置对应的不同边界状态的单频输入响应进行跨状态解析，得到对应测试频点的差分响应特征；

19、按照预设频点序列，将各测试频点的差分响应特征进行有序组合，生成边界差分指纹。

20、在一些实施例中，基于所述线路拓扑信息和线路参数建立故障响应模型具体包括：

21、根据所述线路拓扑信息中的电气连接关系集合，得到各线路区段对应的线路区段模型，并将边界阻抗单元建立为终端阻抗模型；

22、在线路拓扑结构中的各线路区段内分别设置多个候选故障点，将各候选故障点分别对应的候选单相接地故障表示为连接于对应候选故障点与地之间的候选故障接地阻抗；

23、根据各线路区段对应的线路区段模型、所述终端阻抗模型、各候选故障点以及各候选故障接地阻抗，建立所述故障响应模型。

24、在一些实施例中，分别将各联合待估参数输入所述故障响应模型进行边界响应推演，得到对应联合待估参数的理论差分指纹具体包括：

25、按照预设频点序列，将各联合待估参数输入所述故障响应模型，分别推演对应联合待估参数在不同边界状态下对应的理论输入响应；

26、对各边界状态对应的理论输入响应进行相位校正和幅值归一化，并对相同频点位置对应的不同边界状态的理论单频输入响应进行跨状态解析，得到各测试频点对应的理论差分响应特征；

27、将各测试频点对应的理论差分响应特征进行有序组合，生成与各联合待估参数一一对应的理论差分指纹。

28、在一些实施例中，将所述边界差分指纹与各理论差分指纹进行候选关联判别，进而确定单相接地故障的故障位置和故障接地阻抗具体包括：

29、按照候选线路区段对各理论差分指纹进行分组，并基于所述边界差分指纹与各组理论差分指纹之间的跨频响应一致性，对候选线路区段进行初步筛选；

30、在筛选出的候选线路区段内，基于所述边界差分指纹与各理论差分指纹在幅值变化和相位变化上的关联程度进行联合判别；

31、将关联程度满足预设判别条件的理论差分指纹所对应的候选线路区段、候选故障距离及候选故障接地阻抗，确定为单相接地故障的故障线路区段、故障距离及故障接地阻抗。

32、第二方面，本技术提供一种配电线路单相接地故障离线定位系统，用于执行配电线路单相接地故障离线定位方法，包括：

33、数据采集模块，用于在线路停电隔离状态下，获取待测配电线路的线路拓扑信息；

34、状态解析模块，用于控制边界阻抗单元切换至不同边界状态，并向所述待测配电线路注入可调频的微电流测试信号，以确定不同边界状态下对应的多频输入响应，基于全部多频输入响应进行状态解析，生成边界差分指纹；

35、故障推演模块，用于基于所述线路拓扑信息和线路参数建立故障响应模型，分别将各联合待估参数输入所述故障响应模型进行边界响应推演，得到对应联合待估参数的理论差分指纹；

36、故障定位模块，用于将所述边界差分指纹与各理论差分指纹进行候选关联判别，进而确定单相接地故障的故障位置和故障接地阻抗。

37、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的配电线路单相接地故障离线定位方法。

38、第四方面，本技术提供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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的配电线路单相接地故障离线定位方法。

39、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

40、本技术提供的一种配电线路单相接地故障离线定位方法及系统中，在线路停电隔离状态下，获取待测配电线路的线路拓扑信息；控制边界阻抗单元切换至不同边界状态，并向所述待测配电线路注入可调频的微电流测试信号，以确定不同边界状态下对应的多频输入响应，基于全部多频输入响应进行状态解析，生成边界差分指纹；基于所述线路拓扑信息和线路参数建立故障响应模型，分别将各联合待估参数输入所述故障响应模型进行边界响应推演，得到对应联合待估参数的理论差分指纹；将所述边界差分指纹与各理论差分指纹进行候选关联判别，进而确定单相接地故障的故障位置和故障接地阻抗。

41、由此可见本技术中，首先，通过边界阻抗多状态切换测试结合多频差分处理，以单一基准状态做差分解析，有效消除了线路固有参数、环境工况带来的固定偏置干扰，剥离无效特征分量，使差分指纹仅聚焦故障位置与接地阻抗的专属差异特征，提升了故障识别抗干扰能力与检测灵敏度。然后，采用工况适配的分区建模策略，根据线路长度与测试频带自适应匹配对应线路区段模型，弥补传统单一集总参数建模高频拟合精度不足的缺陷，可以还原线路多频域电气响应特性；同时，通过构建故障位置与接地阻抗联合待估参数全域遍历推演机制，摒弃了传统分步参数求解模式，规避了逐级计算累积误差，实现了双参数同步精准辨识。最后，通过采用区段粗筛结合区内精判的两级匹配策略，有效缩减全域遍历运算量、提升定位效率；结合幅值、相位双维度特征联合判别，并配置高低频差异化权重，弱化了高频模型偏差与电磁噪声干扰，保留了高阻故障敏感低频特征，有效提升了复杂工况下高阻单相接地故障的定位精度与运行鲁棒性。

42、综上所述，本技术采用的技术方案可以利用边界差分指纹，提高配电线路单相接地故障离线定位的准确性。