一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法

摘要

一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，短路回路中的故障指示器通过CT采集到的电流信号进行模数转换，并由故障指示器内置CPU模块进行算法运算进行提取特征信号，通过频率特性分析判断是否有被注入信号的存在。本发明的有益效果：本发明通过对叠加了特征电流的线路电流进行2次提取的方法，实现了更容易检测到信号源注入的信号，帮助单相接地故障指示器实现对单相接地故障的判断，极大减少了故障指示器对于单相接地故障的误判和漏判。原理简单，定位准确度高，成本较低，易于推广。

权利要求

1.一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，其特征在于：短路回路中的故障指示器通过CT采集到的电流信号进行模数转换，并由故障指示器内置CPU模块进行算法运算进行提取特征信号，通过频率特性分析判断是否有被注入信号的存在；

根据注入信号特征以及负荷电流的波动特征进行单相接地故障定位注入信号提取；对采集到的线路电流进行两次不同规则的整周电流相减运算。

2.根据权利要求1所述的一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，其特征在于：故障指示器采用特征信号提取来进行故障判断，以提取获取信号的频率特性为判断是否有电力扰动信号的存在的主要依据。

3.根据权利要求1所述的一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，其特征在于：电力扰动特征信号提取方法是：信号注入装置每隔一个周波在故障线路上会产生一个电流扰动，采用单相接地故障指示器检测叠加了的电流扰动信号；

信号提取方法过程是，每一步提取都采用特定规则的整周相减方法：

①第1次提取：将电流周期数用m编号，以每3个周期为一个信号提取段，信号提取段N的

3个周期编号m为2(N-1)+1，2(N-1)+2和2(N-1)+3；提取信号规则为：C2(N-1)+2-C2(N-1)+1，C2(N-1)+3-C2(N-1)+2；这样，m个周期提取n个扰动信号，每个扰动信号占时一个周波；其中，m＝

1,2,3,…；N＝1,2,3,…；n＝m；C为单相接地故障指示器检测的线路电流值；

②第2次提取：将第1次提取出来的n个扰动信号，做如下规则提取，即：Cn+1-Cn，得到n-1个增强的扰动信号。

说明书

一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及配电技术领域，尤其涉及单相接地故障的选线和定位方法。

背景技术

[0002] 单相接地故障是配电系统最常见的故障，多发生在潮湿、多雨天气。针对配电网故障定位技术，学术界和工程界一般认为使用信号源的主动式信号注入法定位单相接地故障技术较为可靠，开展了大量的研究。但是由于配电网复杂而特殊的拓扑结构和运行方式，使用传统工频信号源注入的特征信号易同故障电流和负荷电流叠加，造成注入特征信号不明显，不容易被单相接地故障指示器检测到，很容易造成单相接地故障指示器误判。这个问题一直没有得到完全有效的解决，而采用频率等特征可变的信号源注入的信号很不容易同故障电流及负荷电流叠加，更容易被检测到，但对挂在线路上的故障指示器检测信号提取能力提出了更高的要求，本发明提出了一种有效的故障信号提取方法。

发明内容

[0003] 本发明提出了一种针对采用主动注入信号法定位单相接地故障的单相接地故障指示器所采用的提取特征信号方法。本发明适用于采用工频和非工频注入信号法故障指示器，用于对单相接地故障线路进行选线和故障点进行定位。

[0004] 本发明是通过如下技术方案来实现的。

[0005] 一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，本发明特征在于：当配网中发生单相接地故障，判断出故障线路及故障相后，由安装在出线端的信号发生装置向系统注入信号，即短时连接某一非故障相与接地故障相构成两相异地接地短路回路(附图1中所示)，而在这个短路回路中的故障指示器通过CT采集到的电流信号进行模数转换，并由故障指示器内置CPU模块进行算法运算，通过频率特性分析判断是否有被注入信号的存在，然后通过内置的SIM卡向变电站发送故障信号从而进行故障定位。

[0006] 本发明根据注入信号特征以及负荷电流的波动特征进行单相接地故障定位注入信号提取；采用特征信号提取来进行故障判断，以提取获取信号的频率特性为判断是否有电力扰动信号的存在的主要依据，对采集到的线路电流进行两次不同规则的整周电流相减运算，可以有效降低负荷波动产生的背景电流扰动强度，增强故障定位注入信号，即有效信号的强度。

[0007] 本发明电力扰动特征信号提取方法是：

[0008] 信号注入装置每隔一个周波在故障线路上会产生一个电流扰动，如附图2上图所示，采用单相接地故障指示器检测叠加了的电流扰动信号；其中周期C1、C3、C5含有电流扰动；周期C2、C4、C6中无电流扰动。

[0009] 附图2的中、下图描述了信号提取方法过程是，每一步提取都采用特定规则的整周相减方法：

[0010] ①第1次提取：将电流周期数用m编号(m＝1,2,3,…)，以每3个周期为一个信号提取段，信号提取段N(N＝1,2,3,…)的3个周期编号m为2(N-1)+1，2(N-1)+2和2(N-1)+3；提取信号规则为：C2(N-1)+2-C2(N-1)+1，C2(N-1)+3-C2(N-1)+2；这样，m个周期提取n个扰动信号(n＝m)，每个扰动信号占时一个周波；

[0011] ②第2次提取：将第1次提取出来的n个扰动信号，做如下规则提取，即：Cn+1-Cn，得到(n-1)个增强的扰动信号。

[0012] 本发明的有益效果：本发明通过对叠加了特征电流的线路电流进行2次提取的方法，实现了更容易检测到信号源注入的信号，帮助单相接地故障指示器实现对单相接地故障的判断，极大减少了故障指示器对于单相接地故障的误判和漏判。原理简单，定位准确度高，成本较低，易于推广。

[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

附图说明

[0014] 图1单相接地故障定位装置安装示意图；

[0015] 图2单相接地故障定位装置工作示意图；

[0016] 图3电力扰动特征信号提取方法图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

[0018] 一种主动信号法单相接地故障指示器提取特征信号的方法，本发明特征在于：当配网中发生单相接地故障，判断出故障线路及故障相后，由安装在出线端的信号发生装置向系统注入信号，即短时连接某一非故障相与接地故障相构成两相异地接地短路回路(附图1中所示)，而在这个短路回路中的故障指示器通过CT采集到的电流信号进行模数转换，并由故障指示器内置CPU模块进行算法运算，通过频率特性分析判断是否有被注入信号的存在，然后通过内置的SIM卡向变电站发送故障信号从而进行故障定位。

[0019] 本发明根据注入信号特征以及负荷电流的波动特征进行单相接地故障定位注入信号提取；对采集到的线路电流进行两次不同规则的整周电流相减运算，可以有效降低负荷波动产生的背景电流扰动强度，增强故障定位注入信号，即有效信号的强度。

[0020] 本发明电力扰动特征信号提取方法是：

[0021] 信号注入装置每隔一个周波在故障线路上会产生一个电流扰动，如附图2上图所示，采用单相接地故障指示器检测叠加了的电流扰动信号；其中周期C1、C3、C5含有电流扰动；周期C2、C4、C6中无电流扰动。

[0022] 附图2的中、下图描述了信号提取方法过程是，每一步提取都采用特定规则的整周相减方法：

[0023] ①第1次提取：将电流周期数用m编号(m＝1,2,3,…)，以每3个周期为一个信号提取段，信号提取段N(N＝1,2,3,…)的3个周期编号m为2(N-1)+1，2(N-1)+2和2(N-1)+3；提取信号规则为：C2(N-1)+2-C2(N-1)+1，C2(N-1)+3-C2(N-1)+2；这样，m个周期提取n个扰动信号(n＝m)，每个扰动信号占时一个周波；

[0024] ②第2次提取：将第1次提取出来的n个扰动信号，做如下规则提取，即：Cn+1-Cn，得到(n-1)个增强的扰动信号。

[0025] 附图2中图所示为第一步提取电流扰动信号的结果，可以观察到明显的负荷波动产生的背景电流扰动。

[0026] 附图2下图所示为第一步提取电流扰动信号的结果，可见通过采用“双重提取算法”，不仅可以将负荷波动引起的背景扰动信号大幅度降低，同时还能将有用的扰动电流信号强度增强。