配电网单相接地故障选线综合评估系统

摘要

本发明提出配电网单相接地故障选线综合评估系统，包括故障录波器、数据采集服务器和故障分析及信息发布服务器；基于粗糙集理论对六种现有的选线方法进行判据分析，确定其有效域，给出各个方法的权系数，选出正确的选线方法，对单相接地故障进行准确选线；本申请将粗糙集算法应用于小电流接地系统中，基于录波数据确定选线法的条件属性的，从而进一步实现多判据融合，提高了选线的可靠性。

权利要求

1.配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，包括故障录波器、数据采集服务器和故障分析及信息发布服务器；

故障录波器以零序电压值越限或单相电压降低越限作为故障录波启动指标，进行录波器单相接地故障触发机制录波；采集各变电站内故障录波器的录波数据，获得故障录波器的采样数据；

故障录波器的采样数据传输至数据采集服务器，数据采集服务器对符合单相接地故障触发机制的故障录波数据进行提取，获得提取数据，对提取数据进行通过单向隔离后传输给接地信息故障分析及信息发布服务器并进行分析；

故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，对变电站所配电网小电流接地系统单相接地故障检测的正确性进行判断，对不同的选线方法进行权重比较，获得选线结果；

进行选线综合评估具体包括以下步骤：

S1，建立选线方法的条件属性定义表；

S2，基于提取数据计算各选线法的条件属性的计算值；

S3，基于各选线法的条件属性的计算值，对照选线方法的条件属性定义表，获得各选线法的条件属性的编码值，基于条件属性的编码值，通过粗糙集算法对群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法和暂态小波法进行分析，获得各选线法对应的有效阈；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

选线综合评估的样本对象为故障发生时的线路，决策属性中通过d1表示正确选出故障线路，d2表示不能正确选出故障线路；

群体比幅比相法的条件属性为基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1；

谐波比幅比相法的条件属性为谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f；

稳态小波法的条件属性为零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho；

能量法的条件属性为故障前所有线路能量函数值q、故障线路能量函数值w和非故障线路能量函数值e；

首半波法的条件属性为电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L和故障发生时相电压相位差Upho；

暂态小波法的条件属性为过渡电阻大小R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2；

故障前所有线路能量函数值q、故障线路能量函数值w和非故障线路能量函数值e的计算公式为：q＝∫U′1I′1dt，w＝∫U′2I′2dt，e＝∫U′3I′3dt，其中U′1和I′1分别为故障前线路的零序电压和电流，U′2和I′2分别为故障线路的零序电压和电流，U′3和I′3分别为非故障线路的零序电压和电流；

故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1和故障发生时零序电压曲线平均斜率K2计算公式为 Ut表示从故障发生时开始采样第t个采样时刻的零序电压，Tt表示第t个采样时刻的时间点；t＝1,2…n，一共n个采样点；

各选线法对应的有效阈为：

比幅比相法的有效阈的范围是 ph0＜9度；

谐波比幅比相法有效域的范围为五次谐波与基波含量比值ν＞0.1，五次谐波含量f＞

4kv；

稳态小波法有效阈的范围是零序电流幅值I0＞6A，零序电流相位差Ipho＜10度；

能量法有效阈的范围是故障前所有线路能量函数值q大于0，故障线路能量函数值w小于0，且非故障线路能量函数值e大于0；

首半波法的有效域的取值是电压首半波幅值U＝38.1kv；当短路电流的首半波与非故障相的方向相反，暂态零序电流方向L取‑1，反之取1，故障发生时相电压相位差Upho＜10；

暂态小波法的有效域的范围是K1＞10，K2＞8。

2.根据权利要求1所述配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，采样数据包括母线零序电压、相电压和零序电流。

3.根据权利要求1所述配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，采样数据基于光纤网资源作为数据通道，传输至数据采集服务器。

4.根据权利要求3所述配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，数据采集服务器设置有前置录波器数据采集服务器，数据采集服务器与前置录波器数据采集服务器进行数据交互，故障录波器将采样数据通过以太网口接入站内调度数据网的通信管理机，与前置录波器数据采集服务器进行通信交互，前置录波器数据采集服务器用于缓存采样数据。

5.根据权利要求3所述配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，故障分析及信息发布服务器配置独立服务器，数据采集服务器与故障分析及信息发布服务器采用数据单向传输机制，配置单向隔离和电力系统专用防火墙。

6.根据权利要求3所述配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，获得各选线法的条件属性的计算值；所述条件属性包括基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1、谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f、零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho、故障前所有线路能量函数值、故障线路能量函数值、非故障线路能量函数值、电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L、故障发生时相电压相位差Upho、过渡电阻R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2；

过渡电阻R1＝过渡电阻R2。

7.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选线综合评估系统，其特征在于，基于有效域对选线法分别赋予权系数，权系数表示对应选线法的可信度，权系数通过权重公式进行计算；

ωi＝ωi1×ωi2×…ωin

ωi为第i种选线方法的权系数；ωij为第i种选择方法与第j个条件属性的相关系数；在选线过程中，条件属性cij和有效阈的阈值Cij进行比较，得到选线结果；Cij表示各选线法的条件属性的有效阈的阈值，当条件属性cij满足相应的有效阈的范围，ωij＝1，如果不满足，则取ωij＝cij/Cij；在选线过程中，若满足ωij＝1，说明选线正确，若ωij≠1，选线失败。

说明书

配电网单相接地故障选线综合评估系统

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统接地故障技术领域，具体涉及面向配电网发生单相接地故障进行准确选线。

背景技术

[0002] 目前，国内配电线路覆盖面积大，线路长、分支多，运行环境十分复杂。随着国家的政策导向和城市发展建设，配网电缆线路以近10％的速度在持续增长，故障发生的概率大为增加。据统计，配电网系统发生的故障中有70％是由于单相接地故障直接导致或间接引发，并伴随站内设备因过电压烧损或击穿。因此迫切需要对配电网线路运行状态进行诊断分析，并在发生单相接地故障时实现准确选线，从而缩短故障排除时间，降低大面积停电风险，提高站内设备使用寿命。

[0003] 目前，大多数变电站内还未加装独立的小电流接地选线装置，如进行全面改造加装投资巨大。现有厂站监控后台虽然采用千分之2的电压、电流变位机制刷新上传配电网系统数据，但该系统主要用于采集系统稳态信息，数据采样精度不高，监控后台自带的选线功能模块，也仅使用了适用于稳态选线的群体比幅比相法。配电网基本都为中性点经消弧线圈接地系统，当单相接地故障发生时，消弧线圈工作于过补偿状态，利用稳态进行选线准确性不高，加之许多站内零序电流信号未接入监控后台，并且后台计算、存储数据的能力远远无法满足现场高准确率的选线需求。现有技术中，在小电流选线领域内，没有一种选线方法可以对所有故障类型有效，现有技术的方法是对多种故障特征量简单融合或者通过专家主观判断给出选线方法的权重，不够准确、客观。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术问题，本申请提出配电网单相接地故障选线综合评估系统，提出了不同选线方法下的故障特征量(条件属性)，将多个故障特征量融合判断，使用了粗糙集算法，相较于以往的靠经验解决问题，确定各选线法的有效域，并给出了选线的权重公式，判断出选线法的正确与否，具有更好的提高选线的准确率。

[0005] 本申请技术方案如下：

[0006] 配电网单相接地故障选线综合评估系统，包括故障录波器、数据采集服务器和、故障分析及信息发布服务器；

[0007] 故障录波器以零序电压值越限或单相电压降低越限作为故障录波启动指标，进行录波器单相接地故障触发机制录波；采集各变电站内故障录波器的录波数据，获得故障录波器的采样数据；

[0008] 故障录波器的采样数据传输至数据采集服务器，数据采集服务器对符合单相接地故障触发机制的故障录波数据进行提取，获得提取数据，对提取数据进行通过单向隔离后传输给接地信息故障分析及信息发布服务器并进行分析；

[0009] 故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，获得不同选线法对变电站所配电网小电流接地系统单相接地故障检测的正确性进行判断，对不同的选线方法进行权重比较，获得选线结果。

[0010] 较优地，采样数据包括母线零序电压、相电压和零序电流。

[0011] 采样数据基于光纤网资源作为数据通道，传输至数据采集服务器。

[0012] 数据采集服务器设置有前置录波器数据采集服务器，数据采集服务器与前置录波器数据采集服务器进行数据交互，故障录波器将采样数据通过以太网口接入站内调度数据网的通信管理机，与前置录波器数据采集服务器进行通信交互，前置录波器数据采集服务器用于缓存采样数据。

[0013] 故障分析及信息发布服务器配置独立服务器，数据采集服务器与故障分析及信息发布服务器采用数据单向传输机制，配置单向隔离和电力系统专用防火墙，在实现数据采集服务器、故障分析及信息发布服务器间遥信、遥测、故障录波等数据透传的同时保障数据网络的安全性。

[0014] 故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，获得各选线法的条件属性的计算值：所述条件属性包括基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1、谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f、零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho、故障前所有线路能量函数值、故障线路能量函数值、非故障线路能量函数值、电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L、故障发生时相电压相位差Upho、过渡电阻R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2。

[0015] 过渡电阻R1＝过渡电阻R2。

[0016] 进行选线综合评估具体包括以下步骤：

[0017] S1，建立选线方法的条件属性定义表；

[0018] S2，基于提取数据计算各选线法的条件属性的计算值；

[0019] S3，基于各选线法的条件属性的计算值，对照选线方法的条件属性定义表，获得各选线法的条件属性的编码值，基于条件属性的编码值，通过粗糙集数学算法对群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法和暂态小波法进行分析，获得各选线法对应的有效阈。

[0020] 所述S1具体包括以下步骤：

[0021] 选线法包括群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法和暂态小波法进行分析；

[0022] 选线综合评估的样本对象为故障发生时的线路，决策属性中通过d1表示可以正确选出故障线路，d2表示不能正确选出故障线路。

[0023] 群体比幅比相法的条件属性为基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1；

[0024] 谐波比幅比相法的条件属性为谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f；

[0025] 稳态小波法的条件属性为零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho；

[0026] 能量法的条件属性为故障前所有线路能量函数值q、故障线路能量函数值w和非故障线路能量函数值e；

[0027] 首半波法的条件属性为电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L和故障发生时相电压相位差Upho；

[0028] 暂态小波法的条件属性为过渡电阻大小R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2。

[0029] 选线方法的条件属性定义表为表1：

[0030] 表1选线方法的条件属性定义表

[0031]

[0032]

[0033] 故障前所有线路能量函数值q、故障线路能量函数值w和非故障线路能量函数值e的计算公式为：

[0034] q＝∫U'1I'1dt，w＝∫U'2I'2dt，e＝∫U'3I'3dt，其中U'1和I'1分别为故障前线路的零序电压和电流，U'2和I'2分别为故障线路的零序电压和电流，U'3和I'3分别为非故障线路的零序电压和电流；

[0035] 故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1和故障发生时零序电压曲线平均斜率K2计算公式为 Ut表示从故障发生时开始采样第t个采样时刻的零序电压，Tt表示第t个采样时刻的时间点；t＝1,2…n，一共n个采样点。

[0036] 各选线法对应的有效阈为：

[0037] 比幅比相法的有效阈的范围是 A，ph0＜9度；

[0038] 谐波比幅比相法有效域的范围为五次谐波与基波含量比值ν＞0.1，五次谐波含量f＞4kV；

[0039] 稳态小波法有效阈的范围是零序电流幅值I0＞6A，零序电流相位差Ipho＜10度；

[0040] 能量法有效阈的范围是故障前所有线路能量函数值q大于0，故障线路能量函数值w小于0，且非故障线路能量函数值e大于0；

[0041] 首半波法的有效域的取值是电压首半波幅值U＝38.1kv；当短路电流的首半波与非故障相的方向相反，暂态零序电流方向L取‑1，反之取1，故障发生时相电压相位差Upho＜10度；

[0042] 暂态小波法的有效域的范围是K1＞10,K2＞8。

[0043] 基于有效域对选线法分别赋予权系数，权系数表示对应选线法的可信度，权系数通过权重公式进行计算；

[0044] wi＝wi1×wi2×…win

[0045] ωi为第i种选线方法的权系数；ωij为第i种选择方法与第j个条件属性(故障特征量)的相关系数，j＝1,2…n。在选线过程中，条件属性(故障特征量)cij和有效阈的阈值Cij进行比较，得到选线结果；Cij表示各选线法的条件属性的有效阈的阈值，当条件属性cij满足相应的有效阈的范围，ωij＝1，如果不满足则取cij/Cij；在选线过程中，将条件属性与有效阈的阈值比较，若满足ωij＝1，说明选线正确，若ωij≠1，说明选线失败。

[0046] 相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

[0047] 本申请公开一种配电网单相接地故障选线综合评估系统，提出了不同选线方法下的故障特征量(条件属性)，将多个故障特征量融合判断，使用了粗糙集算法，相较于以往的靠经验解决问题，确定各选线法的有效域，并给出了选线的权重公式，判断出选线法的正确与否，具有更好的提高选线的准确率。

[0048] 本申请用现有调度光纤网资源作为数据链路通道，通过一种综合评估方法进行单相接地故障选线，并给出权重比；本申请技术方案具备同时监测不少于100座变电站配电网系统状态的能力，可将整个市区范围内的配电网线路纳入监测范围。本方案有效利用了站内现有设备资源，对各变电站所配电网小电流接地系统单相接地故障进行监测，能够实现接地故障信息集中统一管理，方便调度运行维护人员掌握线路运行状况，提前对线路故障隐患进行预故障评估。

附图说明

[0049] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0050] 图1是配电网单相接地故障选线综合评估系统结构图；

[0051] 图2是配电网单相接地故障选线综合评估系统流程图；

[0052] 图3是单次录波文件构成图。

具体实施方式

[0053] 下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0054] 如图1所示，配电网单相接地故障选线综合评估系统，包括故障录波器、数据采集服务器和、故障分析及信息发布服务器；

[0055] 故障录波器以零序电压值越限或单相电压降低越限作为故障录波启动指标，进行录波器单相接地故障触发机制录波，波形采样率为5kHz或10kHz；采集各变电站内故障录波器的录波数据，获得故障录波器的采样数据，所述采样数据包括母线零序电压、相电压、零序电流。

[0056] 将故障录波器的采样数据传输至数据采集服务器，数据采集服务器对符合单相接地故障触发机制的故障录波数据进行提取，获得提取数据，对提取数据进行通过单向隔离后传输给接地信息故障分析及信息发布服务器(接地信息服务器)并进行分析。

[0057] 故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，获得不同选线法对变电站所配电网小电流接地系统单相接地故障检测的正确性进行判断，对不同的选线方法进行权重比较，获得选线结果，为调度维护人员提供选线信息。

[0058] 采样数据基于光纤网资源作为数据通道，传输至数据采集服务器。

[0059] 数据采集服务器设置有前置录波器数据采集服务器，数据采集服务器与前置录波器数据采集服务器进行数据交互，故障录波器将采样数据通过以太网口接入站内调度数据网(光纤/调度数据网)的通信管理机(交换机)，与前置录波器数据采集服务器进行通信交互，前置录波器数据采集服务器用于缓存采样数据。

[0060] 故障分析及信息发布服务器配置独立服务器，本实施例故障分析及信息发布服务器设置在三区，以方便接地信息的对外展示发布。数据采集服务器与故障分析及信息发布服务器采用数据单向传输机制，配置单向隔离和电力系统专用防火墙，在实现数据采集服务器、故障分析及信息发布服务器间遥信、遥测、故障录波等数据透传的同时保障数据网络的安全性。

[0061] 故障分析及信息发布服务器基于粗糙集算法对提取数据进行分析，获得各选线法的条件属性的计算值：所述条件属性包括基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1、谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f、零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho、故障前所有线路能量函数值、故障线路能量函数值、非故障线路能量函数值、电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L、故障发生时相电压相位差Upho、过渡电阻R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2。

[0062] 过渡电阻R1＝过渡电阻R2。

[0063] 在故障分析及信息发布服务器中通过粗糙集算法来进行分析，粗糙集算法有效分析与处理不精确、不完整等数据信息，通过寻找数据关系规律，以此提取其中有效信息，并进行化简处理。

[0064] 粗糙集理论通过列写决策表来进行分析，决策表为二维表格，每行表示一个样本对象，每列表示样本属性。样本属性分为条件属性和决策属性，样本对象是指故障发生时所选取的线路，其中条件属性是指具体方法中影响选线准确性的参数，即下表中的a、b、c，决策属性是指对所描述事物的判断。表1为原始决策表，其中域U共有9个样本对象，记其编号为1～8，a，b，c均为条件属性，d为决策属性。另外需要注意并不是所有的条件属性都是必要的，个别属性在去除后并不影响决策属性的变化，则该属性称为冗余属性且可被省略。约简定义为不含多余的属性且保证分类正确的最小条件属性集。决策表可能会存在多个约简，其交集定义为核(core)。

[0065] 将粗糙集算法应用于小电流接地系统中，基于录波数据确定选线法的条件属性的有效域(故障特征量的有效阈)，从而进一步实现多判据融合，提高了选线的可靠性。选线法包括智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法、暂态小波法)[0066] 如图2所示，进行选线综合评估具体包括以下步骤：

[0067] S1，建立选线方法的条件属性定义表；

[0068] 选线法包括群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法和暂态小波法进行分析；

[0069] 选线综合评估的样本对象为故障发生时的线路，决策属性中通过d1表示可以正确选出故障线路，d2表示不能正确选出故障线路。

[0070] 群体比幅比相法的条件属性为基波零序电流平均值 基波零序电流相位差pho、过渡电阻R1；

[0071] 谐波比幅比相法的条件属性为谐波与基波含量比ν、五次谐波含量f；

[0072] 稳态小波法的条件属性为零序电流幅值I0，零序电流相位差Ipho；

[0073] 能量法的条件属性为故障前所有线路能量函数值、故障线路能量函数值、非故障线路能量函数值；

[0074] 首半波法的条件属性为电压首半波幅值U、暂态零序电流方向L和故障发生时相电压相位差Upho；

[0075] 暂态小波法的条件属性为过渡电阻大小R2、故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1、故障发生时零序电压曲线平均斜率K2。

[0076] 选线方法的条件属性定义表为表1：

[0077] 群体比幅比相法中，(1)基波零序电流平均值 (单位为A)取值为0～5对应编码1；取值5～10对应编码2，10～15对应编码3；(2)基波零序电流相位差pho取值为0～3对应编码
0，3～6对应编码1，6～9对应编码2，9以上对应编码3；(3)过渡电阻大小R1(Ω)：0对应编码
1，30对应编码2，120对应编码3。

[0078] 谐波比幅比相法中，(1)五次谐波与基波含量的比值q：0～0.05对应编码0，0.05～0.1对应编码1，0.1～0.15对应编码2；(2)五次谐波含量f：0～2对应编码0，2～4对应编码1，
4以上对应编码2。

[0079] 稳态小波法中，(1)零序电流幅值I0：0～3对应编码0，3～6对应编码1，6～9对应编码2；(2)零序电流相位差Ipho：20～30对应编码0，10～20对应编码1，0～10对应编码2，决策表只有一个决策属性，选线方法正确对应d1，错误对应d2。

[0080] 表1选线方法的条件属性定义表

[0081]

[0082]

[0083] 故障前所有线路能量函数值q、故障线路能量函数值w和非故障线路能量函数值e的计算公式为：

[0084] q＝∫U'1I'1dt，w＝∫U'2I'2dt，e＝∫U'3I'3dt，其中U'1和I'1分别为故障前线路的零序电压和电流，U'2和I'2分别为故障线路的零序电压和电流，U'3和I'3分别为非故障线路的零序电压和电流；

[0085] ‘线路‘是指故障录波器所收录的所有线路。‘故障前‘是指故障发生时刻前。

[0086] 故障发生时零序电压曲线瞬时斜率K1和故障发生时零序电压曲线平均斜率K2计算公式为 Ut表示从故障发生时开始采样第t个采样时刻的零序电压，Tt表示第t个采样时刻的时间点；t＝1,2…n，一共n个采样点。。

[0087] S2，基于提取数据计算各选线法的条件属性的计算值；

[0088] S3，基于各选线法的条件属性的计算值，对照选线方法的条件属性定义表，获得各选线法的条件属性的编码值，

[0089] 基于条件属性的编码值，通过粗糙集数学算法对群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法和暂态小波法进行分析，获得各选线法对应的有效阈；

[0090] 表2方法1群体比幅比相法

[0091]

[0092] 从上表2中得到四组样本中，当d取值为d1时候，获得比幅比相法的有效阈，基波零序电流平均值 的编码取值是2，2，2，基波零序电流相位差pho的编码取值是3，2，1；基于粗糙集数学算法，则比幅比相法的有效阈是：基波零序电流平均值 的编码＞1，基波零序电流相位差pho的编码＜3，对应选线方法的条件属性定义表，对应的比幅比相法的有效阈的范围是 ph0＜9度；

[0093] 表3方法2谐波比幅比相法

[0094]

[0095] 从表3中得到谐波比幅比相法有效域为：五次谐波与基波含量比ν的编码＞1，五次谐波含量f的编码＞2，根据选线方法的条件属性定义表转化后，谐波比幅比相法有效域的范围为ν＞0.1，五次谐波含量f＞4千伏；

[0096] 表4方法3稳态小波法

[0097]

[0098] 从表4中得到稳态小波法的有效域是，零序电流幅值I0的编码＞1，零序电流相位差Ipho＞1，根据选线方法的条件属性定义表转化后，稳态小波法有效阈的范围是I0＞6A，Ipho＜10度；

[0099] 表5方法4能量法

[0100]

[0101] 能量法的有效域是因为能量法所计算的能量函数值只有两种情况，大于0或小于0，所以得到的故障特征量只需看其与0的比较即可。因此，根据选线方法的条件属性定义表转化后，能量法有效阈的范围是故障前所有线路能量函数值q大于0，故障线路能量函数值w小于0，且非故障线路能量函数值e大于0。

[0102] 表6方法5首半波法

[0103]

[0104] 从表6中得到首半波法的有效域的取值是电压首半波幅值U＝38.1kv；当短路电流的首半波与非故障相的方向相反，暂态零序电流方向L取‑1，反之取1，故障发生时相电压相位差Upho＜10度；

[0105] 表7方法6暂态小波法

[0106]

[0107]

[0108] 从表7中得到暂态小波法的有效域的范围是K1＞10,K2＞8。

[0109] 为了实现多判据融合，在有效域的基础上对六种选线法分别赋予权系数，权系数表示对应选线法的可信度，权系数通过权重公式进行计算；

[0110] wi＝wi1×wi2×…win

[0111] ωi为第i种选线方法的权系数；ωij为第i种选择方法与第j个条件属性(故障特征量)的相关系数，j＝1,2…n。在选线过程中，条件属性(故障特征量)cij和有效阈的阈值Cij进行比较，得到选线结果；Cij表示各选线法的条件属性的有效阈的阈值，当条件属性cij满足相应的有效阈的范围，ωij＝1，如果不满足则取cij/Cij；在选线过程中，将条件属性与有效阈的阈值比较，若满足ωij＝1，说明选线正确，若ωij≠1，说明选线失败，本实施例选线结果为表8。

[0112] 表8选线结果表

[0113] 选线方法 群体比幅比相法 谐波比幅比相法 稳态小波法 能量法 首半波法 暂态小波法选线结果 正确 错误 错误 正确 正确 正确

[0114] 对不同的选线方法进行权重比较，进行高准确率的单相接地故障选线，最后将选线结果实时呈现于配电网系统监测界面并以报警信息(SOE)的形式推送给运维管理人员。

[0115] 本实施例供电管辖的66kV变电站86座配备故障录波器的变电站62座，故障录波器是Linux系统的变电站15座，配备零序CT的变电站56座，满足接入系统的变电站13座。本实施例10kV配电线路994条，2020年永久接地138次，2021年永久接地55次。满足接入系统的变电站2020年永久接地21次，2021年永久接地10次。

[0116] 检查站内设置故障录波器，由于本次计划将变电站内10kV系统纳入故障录波监测范围内，需将母线零序电压、相电压、零序电流信号接入故障录波器，优先使用独立零序电流互感器直采零序电流信号，次采用相电流互感器合成零序电流信号。以零序电压值越限或单相电压降低越限作为故障录波启动指标，进行录波器单相接地故障触发机制录波，波形采样率为5kHz或10kHz。

[0117] 目前，在二区设置有前置录波器数据采集服务器，各站内录波器录波数据均首先发送至该服务器内。在二区设置一台数据采集服务器，新设置的数据采集服务器与现有山大电力在二区设置的前置录波器数据采集服务器进行数据交互。录波器通过以太网口接入站内调度数据(光纤)网通信管理机或交换机，与前置录波器数据采集服务器进行通信交互，并向山大电力前置录波器数据采集服务器发送数据；前置录波器数据采集服务器将数据转发至新设置的数据采集服务器，新设置的数据采集服务器对符合单相接地故障触发机制的故障录波数据进行提取。

[0118] 故障信息及信息发布服务器设置在三区，以方便接地信息的对外展示发布。数据采集服务器与发布信息服务器采用数据单向传输机制，需配置单向隔离及电力系统专用防火墙，在实现二区、三区间遥信、遥测、故障录波等数据透传的同时保障数据网络的安全性。服务器获得含有一次系统信息及故障告警信息(录波发生)的遥信数据、含有配电网母线相电压、零序电压、零序电流等信息的录波数据后，经综合处理，再利用内置选线算法进行高准确率的单相接地故障选线，最后将选线结果实时呈现于配电网系统监测界面并以报警信息(SOE)的形式推送给运维管理人员。

[0119] 本实施例以站内故障录波器作为数据源，以零序电压值越限或单相电压降低越限作为故障录波启动指标，进行录波器单相接地故障触发机制录波，波形采样率为5kHz或10kHz。为验证故障录波文件的选线可用性，方案进行了以下两种测试。

[0120] 本实施例采用380V物理仿真平台波形文件测试，380V物理仿真平台以AC380V模拟10.5kV配电网系统，用于开展配电网系统中性点不同接地模式下相间短路、单相接地、铁磁谐振、串联谐振研究及试验。平台设有1段母线，4条出线，其中线路1、线路2各分为3段，可分别设置单相接地故障点。平台配有消弧线圈，可模拟配电网中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统中金属性、经不同阻值过渡电阻、经高阻、经弧光单相接地故障。采集单相接地故障试验时平台系统故障时刻前后波形。录波器共96个模拟信号输入通道，采样率
12.8kHz，录波时长2.34s，单次故障录波文件大小6.2M。测试时平台采用中性点经消弧线圈接地方式，进行了金属性、7.5Ω、15Ω、30Ω、60Ω、120Ω、180Ω、240Ω、300Ω(对应10.5kV系统为金属性、207Ω、414Ω、828Ω、1656Ω、3312Ω、4968Ω、6631Ω、8289Ω)单相接地故障测试，每种类型各测试两次。测试设置线路1作为单相接地故障线路，现选取金属性、30Ω、120Ω电阻单相接地故障录波器波形作为示例进行故障分析。单次录波文件构成如图3所示，其中dat文件为波形数据文件。

[0121] 由于原始录波文件较大，要查看所有通道波形，使用通用comtrade 99波形查看工具打开，金属性单相接地故障打开后，看出录波时长及金属性单相接地故障测试时各通道录得波形。

[0122] 利用录波反演软件直接对原始波形文件进行有效数据提取，以金属性、30Ω、120Ω电阻单相接地故障为例，提取后，截取了故障时刻前5周波(100ms)及故障时刻后9周波(180ms)波形，波形采样率仍为12.8kHz。

[0123] 通过录波反演分析，识别单相接地故障线路，金属性、30Ω、120Ω电阻单相接地故障，使用了六种分析方法，方法一至六分别为智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、稳态小波法、能量法、首半波法、暂态小波法。每种选线法都有各自的有效域的范围，分别得到不同的选线结果，准确选出故障线路(线路Ⅰ)

[0124] 本实施例中，发生220kV净阳变66kV系统发生单相接地故障，故障线路为净双甲线。

[0125] 现场录波器共160个模拟信号输入通道，采样率4kHz，录波时长约7.68s，单次故障录波文件大小约6M。由于原始录波文件较大，同样需使用comtrade99波形查看工具打开查看所有通道波形，获得录波时长及单相接地故障发生前后各通道录波波形。

[0126] 按对应录波通道采集的数据修正波形反演软件配置文件，利用录波反演软件直接对原始波形文件进行有效数据提取，提取后，保留了原始波形66kV系统相电压、零序电压、各出线零序电流波形，同样截取了故障时刻前5周波(100ms)及故障时刻后9周波(180ms)波形，采样率不变。

[0127] 通过录波反演分析，可识别单相接地故障线路为66kV净双甲线，反演分析过程中，使用的选线方法及各方法权重占比同前，分析处理后，波形采样率为6kHz。

[0128] 通过以上380V物理仿真平台录波器单相接地故障录波文件测试及现场录波器波形文件实际反演，可以看出该方案不仅可以正确选出单相接地故障线路，并且给出各种选线方法的权重。

[0129] 将站内录波器作为数据源，利用现有调度光纤网资源作为数据链路通道，在此基础上通过一种综合评估方法进行单相接地故障选线，并给出权重比。本申请技术方案具备同时监测不少于100座变电站配电网系统状态的能力，可将整个市区范围内的配电网线路纳入监测范围。本方案有效利用了站内现有设备资源，对各变电站所配电网小电流接地系统单相接地故障进行监测，能够实现接地故障信息集中统一管理，方便调度运行维护人员掌握线路运行状况，提前对线路故障隐患进行预故障评估。

[0130] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

[0131] 在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

[0132] 类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

[0133] 本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

[0134] 本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

[0135] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

[0136] 此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

[0137] 这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD‑ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

[0138] 在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。

[0139] 以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

[0140] 如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

[0141] 尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。