一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法与流程

本发明涉及配电网故障识别，具体是一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法。

背景技术：

1、配电网作为电力系统中直接面向用户的末端环节，其供电可靠性直接影响用户体验和经济社会运行；配电网结构复杂、分支众多、运行方式多变，单相接地故障占配电网故障总数的80%以上；当发生单相接地故障时，故障点仅流过较小的电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流，故障特征微弱，尤其在高阻接地情况下，定位难度极大。

2、中国专利公开了一种基于弱通信的中压配电网单相接地故障定位方法（公告号cn120610114b），该专利技术通过各节点计算零序电压、零序电流采样周期变化量，提取动态数据窗长度内的特征频段故障分量暂态能量及电流方向，并结合直流偏移分量进行横向比较，实现故障区段判断与隔离恢复；该方法虽然利用节点间弱通信实现了分布式决策，但仍存在以下局限：

3、一、采用带通滤波器提取固定特征频段，无法根据故障暂态信号的实际频谱分布自适应选择最优频带，在系统运行方式变化时适应性不足；

4、二、仅依靠故障分量暂态能量和电流方向进行判据，高阻接地故障时暂态能量微弱，定位可靠性下降；且未涉及故障测距功能，无法给出精确故障点位置；

5、三、未区分瞬时性与永久性故障，隔离策略较为单一，缺乏对负荷重要性和拓扑状态的综合考量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，包括以下步骤：

4、s1、同步智能配电终端部署：在配电网各分段开关、联络开关及分支点分别部署具有时间同步和边缘计算能力的智能配电终端；

5、s2、零序电压突变启动与同步录波：通过各智能配电终端实时监测三相电压、零序电压以及各出线的零序电流，当任一智能配电终端检测到零序电压突变超过启动阈值时，触发同步录波，获取故障暂态过程和故障稳态过程的零序电流与零序电压的全过程数据；

6、s3、自适应特征频带提取：对故障暂态过程中的零序电流进行小波包分解，并计算每个子频带的暂态能量；选取暂态能量最大的子频带作为该次故障的特征频带，并对该特征频带进行信号重构，获得特征频带暂态零序电流波形和特征频带暂态零序电压波形；

7、s4、基于自适应特征频带的区段定位：计算相邻两个智能配电终端的特征频带暂态零序电流波形的相似度，并根据特征频带暂态零序电压波形与特征频带暂态零序电流波形的初始突变极性确定特征频带暂态零序功率方向；再对故障区段进行联合判别，确定故障区段；

8、s5、行波与阻抗协同精确故障测距：在判定的故障区段，利用双端行波法计算行波测距，同时利用故障稳态过程中的零序电压和零序电流的基波分量进行阻抗测距，通过比较行波测距结果与阻抗测距结果进行校验，输出最终故障点位置；

9、s6、基于边缘智能隔离策略的快速隔离与自愈：故障区段两端的智能配电终端根据内置的隔离策略逻辑函数，通过低时延对等通信交互隔离决策，控制对应的分段开关跳闸以隔离故障区段，并协调联络开关合闸恢复非故障区段供电。

10、作为本发明再进一步的方案：在所述s1步骤中，智能配电终端集成高精度同步时钟模块、高速模拟量采样单元、边缘计算处理器和低时延通信接口；且所有智能配电终端通过卫星授时实现微秒级时间同步，并周期性交互心跳信号与网络拓扑信息。

11、作为本发明再进一步的方案：在所述s4步骤中，特征频带暂态零序功率方向的确定方式如下：

12、用特征频带暂态零序电压波形的初始突变极性与特征频带暂态零序电流波形的初始突变极性二者的乘积作为指示变量，若指示变量为正值，则方向为从母线指向线路；若指示变量为负值，则方向为从线路指向母线。

13、作为本发明再进一步的方案：在所述s4步骤中，故障区段判别的具体方法如下：

14、若相似度低于设定阈值且两个智能配电终端的特征频带暂态零序功率方向相反，则判定故障点位于这两个智能配电终端之间的线路区段；

15、否则，提取相邻智能配电终端零序电流和零序电压的七次谐波分量，计算七次谐波无功功率方向，若两端的七次谐波无功功率方向均指向区段内部，则判定该区段为故障区段。

16、作为本发明再进一步的方案：在所述s5步骤中，最终故障点位置输出的具体方法如下：

17、若行波测距结果与阻抗测距结果之差的绝对值小于预设阈值，则以行波测距结果作为最终故障点位置；

18、否则，以阻抗测距结果作为最终故障点位置并发出测距异常告警。

19、作为本发明再进一步的方案：在所述s6步骤中，隔离策略逻辑函数的输入变量包括故障区段定位结果、故障识别结果、区段负荷重要性等级和配电网当前拓扑状态；隔离策略逻辑函数的输出变量包括分段开关跳闸命令、重合闸闭锁策略和联络开关合闸使能信号。

20、作为本发明再进一步的方案：在所述隔离策略逻辑函数的输入变量中，故障识别结果包括瞬时故障和永久故障；在所述隔离策略逻辑函数的输出变量中，重合闸闭锁策略包括允许试送、禁止自动试送、永久闭锁以及闭锁并等待人工确认；

21、当故障识别结果为瞬时故障时，重合闸闭锁策略输出为允许试送；则在故障区段隔离后经整定延时，由区段一端的分段开关执行一次检无压试送；若试送成功，则恢复全线路正常运行并解除重合闸闭锁；若试送失败，则判定为永久性故障，维持隔离状态并发出告警。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、本发明通过采用小波包自适应特征频带提取，融合波形相似度与暂态功率方向联合判据，并引入七次谐波无功功率方向作为后备判据；无论低阻还是高阻接地，均能可靠定位故障区段，消除单一判据的盲区；

24、采用双端行波法与基波阻抗法协同测距，且二者相互校验；偏差小于阈值时采信行波结果，否则切换为阻抗结果并告警，有效规避行波波头误标风险，测距鲁棒性显著提升；

25、通过内建隔离策略逻辑函数，综合故障类型、负荷重要性及拓扑状态进行决策，区分瞬时故障与永久故障，实现选择性跳闸与针对性隔离，避免盲目试送对系统和设备造成冲击。

1.一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述s1步骤中，智能配电终端集成高精度同步时钟模块、高速模拟量采样单元、边缘计算处理器和低时延通信接口；且所有智能配电终端通过卫星授时实现微秒级时间同步，并周期性交互心跳信号与网络拓扑信息。

3.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述s4步骤中，特征频带暂态零序功率方向的确定方式如下：

4.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述s4步骤中，故障区段判别的具体方法如下：

5.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述s5步骤中，最终故障点位置输出的具体方法如下：

6.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述s6步骤中，隔离策略逻辑函数的输入变量包括故障区段定位结果、故障识别结果、区段负荷重要性等级和配电网当前拓扑状态；隔离策略逻辑函数的输出变量包括分段开关跳闸命令、重合闸闭锁策略和联络开关合闸使能信号。

7.根据权利要求6所述的一种配电网接地故障精准定位与快速隔离控制方法，其特征在于，在所述隔离策略逻辑函数的输入变量中，故障识别结果包括瞬时故障和永久故障；在所述隔离策略逻辑函数的输出变量中，重合闸闭锁策略包括允许试送、禁止自动试送、永久闭锁以及闭锁并等待人工确认；