基于线电压增大量的单相故障选相方法、装置、设备及介质
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种基于线电压增大量的单相故障选相方法、装置、设备及介质，属于10kV配
电网的故障选相领域。
背景技术
[0002]
中性点不接地系统相对于中性点经消弧线圈接地和中性点经小
电阻接地方式在供电可靠性等方面均存在较大优势，但仍然存
电弧间歇性过电压、选相和选线准确率低等问题。采用“消弧柜”等主动干预式消弧技术不仅通过
母线接地将故障点
电流转移，起到良好的故障消弧作用，并且为主动式选线提供了前提。因此在如果能够保证选相正确，主动干预式消弧能够极大幅度保证供电可靠性和人身安全。
[0003] 然而，上述这种方式严格要求选相准确，正确的故障选相将为后续故障选线等提供
基础。若无法正确选相，不仅无法成功选线，还会导致相间
短路等更严重的故障。因此提出较高选相准确率的选相方法需要进一步研究解决。并且实际运行环境通常三相不对称，如何在考虑系统
不平衡的情况下准确选相以及准确选线亦是需要考虑的问题。此外配电网中故障类型多样，包括金属性直接接地故障、弧光接地故障等，不同的故障类型系统中存在的暂态特征以及持续时间均不同，而针对人身安全以及设备安全的考虑，要求故障后能够尽快进行消弧，因此需要在保证选相正确的前提下提高选相的速度。由于配电网建设规模众大，
修改或新增检测设备需要大量的投资，因此要求在当前检测设备的前提下同样能够提高选相准确率。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种基于线电压增大量的单相故障选相方法、装置、设备及介质，其能够在中性点不接地配电系统中发生单相接地故障后，通过采集故障前的电压信息，对比故障后的电压信息，快速准确地判断故障相，能够在中性点不接地配电系统存在不平衡时依然保证选相正确，为人身安全提供保障，也帮助后续的故障选线操作。
[0005] 本发明的第一个目的在于提供一种基于线电压增大量的单相故障选相方法。
[0006] 本发明的第二个目的在于提供一种基于线电压增大量的单相故障选相装置。
[0007] 本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。
[0008] 本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。
[0009] 本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0010] 一种基于线电压增大量的单相故障选相方法，应用于中性点不接地配电系统中，所述方法包括：
[0012] 根据母线三相电压，计算母线零序电压；
[0013] 根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障；
[0014] 若存在单相接地故障，则提取故障前的母线三相线电压；
[0015] 根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量；
[0016] 将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值；
[0017] 根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成
算法判据；
[0018] 根据算法判据的结果，选出三相中的故障相。
[0019] 进一步的，所述方法还包括：
[0020] 将故障相选相结果入队至队列；
[0021] 判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为
采样频率，f为电压频率；
[0022] 若当前计数变量小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量，并执行后续操作；
[0023] 若当前计数变量大于或等于4*fs/f，则判断队列中的故障相选相结果是否一致；
[0024] 若故障相选相结果一致，则输出故障相选相结果；
[0025] 若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算得到新的故障相选相结果；
[0026] 将新的故障相选相结果入队至队列，队列中的队头元素出队，返回判断队列中的故障相选相结果是否一致。
[0027] 进一步的，所述根据算法判据的结果，选出三相中的故障相，具体包括：
[0028] 判断算法判据的结果是否为真；
[0029] 若算法判据的结果为真，则增大量最小值对应的始相为故障相；
[0030] 若算法判据的结果为假，则增大量最大值对应的终相为故障相。
[0031] 进一步的，所述算法判据如下：
[0032] flag＝[(ΔUmid-ΔUmin)-(ΔUmax-ΔUmid)]>0
[0033] 其中，ΔUmax、ΔUmid和ΔUmin分别为增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值。
[0034] 进一步的，所述根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障，具体包括：
[0035] 若产生零序电压，且不产生负序电压，则判断存在单相接地故障；
[0036] 若不产生零序电压，或产生负序电压，则判断不存在单相接地故障。
[0037] 进一步的，所述根据母线三相电压，计算母线零序电压，如下式：
[0038] U0＝Ua+Ub+Uc
[0039] 其中，U0为母线零序电压，Ua、Ub和Uc为母线三相电压。
[0040] 本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0041] 一种基于线电压增大量的单相故障选相装置，应用于中性点不接地配电系统中，其特征在于，所述装置包括：
[0042] 采集模
块，用于采集变电站的母线三相电压和线电压；
[0043] 第一计算模块，用于根据母线三相电压，计算母线零序电压；
[0044] 第一判断模块，用于根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障；
[0045] 提取模块，用于若存在单相接地故障，则提取故障前的母线三相线电压；
[0046] 第二计算模块，用于根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量；
[0047] 排序模块，用于将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值；
[0048] 生成模块，用于根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成算法判据；
[0049] 第一选相模块，用于根据算法判据的结果，选出三相中的故障相。
[0050] 进一步的，所述装置还包括：
[0051] 入队模块，用于将故障相选相结果入队至队列；
[0052] 第二判断模块，用于判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为
采样频率，f为电压频率；
[0053] 第一返回模块，用于若当前计数变量小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量，并执行后续操作；
[0054] 第三判断模块，用于若当前计数变量大于或等于4*fs/f，则判断队列中的故障相选相结果是否一致；
[0055] 输出模块，用于若故障相选相结果一致，则输出故障相选相结果；
[0056] 第二选相模块，用于若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算得到新的故障相选相结果；
[0057] 第二返回模块，用于将新的故障相选相结果入队至队列，队列中的队头元素出队，返回判断队列中的故障相选相结果是否一致。
[0058] 本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0059] 一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的
存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的单相故障选相方法。
[0060] 本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0061] 一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的单相故障选相方法。
[0062] 本发明相对于
现有技术具有如下的有益效果：
[0063] 1、本发明考虑到幅值的计算
精度比相
角的计算精度更高，通过幅值与相角存在的规律关系，将相角变化特性反映到幅值变化中，通过采集故障前后的线电压幅值，并且通过对比线电压幅值的增大量确定选相，采用线电压幅值的增大量作为选相依据，能够保证在不修改或更新当前检测设备的同时提高选相的准确率，实际工程中，中性点不接地配电系统通常存在5％的不平衡量，本发明由于采集了故障前后的母线三相线电压进行计算，因此在中性点不接地配电系统存在最大允许不平衡时，依然能够准确选相，为人身安全提供保障，也帮助后续的故障选线操作。
[0064] 2、本发明与现有技术通过设定恒定的较长的延时来避免故障导致的暂态信息影响故障相选相结果相比，采用短延时后以队列的形式循环判断，既可以在发生低阻接地故障时快速选相，也可以在高阻接地故障时等待暂态信息无法影响故障相选相结果时才输出故障相选相结果，能够在保证选相准确率的同时加快选相速度，更大幅度保证人身安全。
附图说明
[0065] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0066] 图1为本发明实施例1的基于线电压增大量的单相故障选相方法的
流程图。
[0067] 图2为本发明实施例1的判断是否存在单相接地故障的流程图。
[0068] 图3为本发明实施例2的基于线电压增大量的单相故障选相装置的结构
框图。
[0069] 图4为本发明实施例2的选相模块的结构框图。
[0070] 图5为本发明实施例3的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
[0071] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0072] 实施例1：
[0073] 本实施例提供了一种基于线电压增大量的单相故障选相方法，该方法应用于中性点不接地配电系统中，在开始工作前，所在的中性点不接地配电系统处于稳定的正常工作状态，且假设装置接入后三个周波内不发生故障；该方法的选相条件设定为：故障前的电压信息需要为只包含中性点不接地配电系统不平衡量的三相电压；故障后的电压信息需要为稳态量，不可包含暂态量。
[0074] 如图1所示，本实施例的单相故障选相方法包括以下步骤：
[0075] S1、采集变电站的母线三相电压和线电压。
[0076] 通过采集的方式得到变电站的母线三相电压和线电压，并进行记录，其中母线三相电压为Ua、Ub和Uc，母线三相线电压为Uab、Ubc和Uca。
[0077] S2、根据母线三相电压，计算母线零序电压，如下式：
[0078] U0＝Ua+Ub+Uc
[0079] S3、根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障，若是，则进入步骤S4；若否，则返回步骤S1。
[0080] 其中，根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障如图2所示，具体包括：
[0081] S301、若产生零序电压(即U0不等于0)，且不产生负序电压，则判断存在单相接地故障。
[0082] S302、若不产生零序电压，或产生负序电压，则判断不存在单相接地故障。
[0083] S4、提取并保存故障前的母线三相线电压，为三个周波前的母线三相线电压，即Uab’、Ubc’和Uca’，并初始化计数变量i＝1。
[0084] S5、根据当前时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量。
[0085] 当前时刻的母线三相电压为Ua、Ub和Uc，已保存的故障前的母线三相线电压为Uab’、Ubc’和Uca’，计算线电压幅值的增大量ΔUab、ΔUbc和ΔUca，如下式：
[0086] ΔUab＝Uab-U′ab
[0087] ΔUbc＝Ubc-U′bc
[0088] ΔUca＝Uca-U′ca
[0089] 若线电压幅值的增大量为正值，说明线电压幅值增大，若线电压幅值的增大量为负值，说明线电压幅值减少。
[0090] S6、将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值。
[0091] 将线电压幅值的增大量ΔUab、ΔUbc和ΔUca进行比较，在数值上从大到小排序，得到增大量最大值ΔUmax、增大量中间值ΔUmid和增大量最小值ΔUmin。
[0092] S7、根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成算法判据，如下：
[0093] flag＝[(ΔUmid-ΔUmin)-(ΔUmax-ΔUmid)]>0
[0094] S8、根据算法判据的结果，选出三相中的故障相，具体包括：
[0095] S801、判断算法判据flag的结果是否为真(TRUE)，即判断算法判据flag>0是否成立。
[0096] S802、若算法判据flag>0成立，说明算法判据flag的结果为真，则增大量最小值ΔUmin对应的始相为故障相，进入步骤S9。
[0097] S803、若算法判据flag>0不成立(即flag≦0)，说明算法判据flag的结果为假(FALSE)，则增大量最大值ΔUmax对应的终相为故障相，进入步骤S9。
[0098] 上述步骤S802～S803以母线线电压的Uab为例，a为始相，b为终相。
[0099] S9、将故障相选相结果入队至队列Qph。
[0100] S10、判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为采样频率，f为电压频率。
[0101] S11、若当前计数变量i小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回步骤S5；若当前计数变量i大于或等于4*fs/f，则进入步骤S12。
[0102] 当前计数变量i如步骤S4所述，其初始值1，将当前计数变量加一作为下一个计数变量，即i＝i+1，则下一个计数变量为2，不断
迭代，直到当前计数变量i大于或等于4*fs/f，不再进行计数。
[0103] S12、判断队列Qph中的故障相选相结果是否一致，若故障相选相结果一致，则进入步骤S14；若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，利用步骤S5～S8的计算方式，计算得到新的故障相选相结果，进入步骤S13。
[0104] S13、将新的故障相选相结果入队至队列Qph，队列Qph中的队头元素出队，返回步骤S12。
[0105] S14、输出故障相选相结果，选相结束。
[0106] 本领域技术人员可以理解，实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的
硬件来完成，相应的程序可以存储于计算机可读存储介质中。
[0107] 应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了上述实施例的方法操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0108] 实施例2：
[0109] 如图3所示，本实施例提供了一种基于线电压增大量的单相故障选相装置，该装置应用于中性点不接地配电系统中，其包括采集模块301、第一计算模块302、第一判断模块303、提取模块304、第二计算模块305、排序模块306、生成模块307、第一选相模块308、入队模块309、第二判断模块310、第一返回模块311、第三判断模块312、输出模块313、第二选相模块314和第二返回模块315，各个模块的具体功能如下：
[0110] 所述采集模块301，用于采集变电站的母线三相电压和线电压。
[0111] 所述第一计算模块302，用于根据母线三相电压，计算母线零序电压。
[0112] 所述第一判断模块303，用于根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障。
[0113] 所述提取模块304，用于若存在单相接地故障，则提取故障前的母线三相线电压。
[0114] 所述第二计算模块305，用于根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量。
[0115] 所述排序模块306，用于将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值。
[0116] 所述生成模块307，用于根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成算法判据。
[0117] 所述第一选相模块308，用于根据算法判据的结果，选出三相中的故障相。
[0118] 所述入队模块309，用于将故障相选相结果入队至队列Qph。
[0119] 所述第二判断模块310，用于判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为采样频率，f为电压频率。
[0120] 所述第一返回模块311，用于若当前计数变量小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量，并执行后续操作。
[0121] 所述第三判断模块312，用于若当前计数变量大于或等于4*fs/f，则判断队列Qph中的故障相选相结果是否一致。
[0122] 所述输出模块313，用于若故障相选相结果一致，则输出故障相选相结果。
[0123] 所述第二选相模块314，用于若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算得到新的故障相选相结果。
[0124] 所述第二返回模块315，用于将新的故障相选相结果入队至队列Qph，队列Qph中的队头元素出队，返回判断队列Qph中的故障相选相结果是否一致。
[0125] 进一步地，所述第一选相模块308如图4所示，具体包括：
[0126] 判断单元3081，用于判断算法判据的结果是否为真。
[0127] 第一选相单元3082，用于若算法判据的结果为真，则ΔUmin对应的始相为故障相。
[0128] 第二选相单元3083，用于若算法判据的结果为假，则ΔUmax对应的终相为故障相。
[0129] 本实施例中各个模块的具体实现可以参见上述实施例1，在此不再一一赘述；需要说明的是，本实施例提供的系统仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0130] 可以理解，上述装置所使用的术语“第一”、“第二”等可用于描述各种模块，但这些模块不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个模块与另一个模块区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一判断模块称为第二判断模块，且类似地，可将第二拼接单元称为第一判断模块，第一判断模块和第二判断模块两者都是判断模块，但不是同一判断模块。
[0131] 实施例3：
[0132] 本实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备为计算机，如图5所示，其通过
系统总线501连接的处理器502、存储器、输入装置503、显示器504和网络
接口505，该处理器用于提供计算和控制能
力，该存储器包括非易失性存储介质506和内存储器507，该非易失性存储介质506存储有
操作系统、
计算机程序和
数据库，该内存储器507为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境，处理器502执行存储器存储的计算机程序时，实现上述实施例1的单相故障选相方法，如下：
[0133] 采集变电站的母线三相电压和线电压；
[0134] 根据母线三相电压，计算母线零序电压；
[0135] 根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障；
[0136] 若存在单相接地故障，则提取故障前的母线三相线电压；
[0137] 根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量；
[0138] 将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值；
[0139] 根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成算法判据；
[0140] 根据算法判据的结果，选出三相中的故障相；
[0141] 将故障相选相结果入队至队列；
[0142] 判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为采样频率，f为电压频率；
[0143] 若当前计数变量小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量，并执行后续操作；
[0144] 若当前计数变量大于或等于4*fs/f，则判断队列中的故障相选相结果是否一致；
[0145] 若故障相选相结果一致，则输出故障相选相结果；
[0146] 若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算得到新的故障相选相结果；
[0147] 将新的故障相选相结果入队至队列，队列中的队头元素出队，返回判断队列中的故障相选相结果是否一致。
[0148] 实施例4：
[0149] 本实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例1的单相故障选相方法，如下：
[0150] 采集变电站的母线三相电压和线电压；
[0151] 根据母线三相电压，计算母线零序电压；
[0152] 根据当前时刻的母线三相电压和零序电压，判断是否存在单相接地故障；
[0153] 若存在单相接地故障，则提取故障前的母线三相线电压；
[0154] 根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量；
[0155] 将线电压幅值的增大量从大到小排序，依次得到增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值；
[0156] 根据增大量最大值、增大量中间值和增大量最小值，生成算法判据；
[0157] 根据算法判据的结果，选出三相中的故障相；
[0158] 将故障相选相结果入队至队列；
[0159] 判断当前计数变量是否小于4*fs/f；其中，fs为采样频率，f为电压频率；
[0160] 若当前计数变量小于4*fs/f，则将当前计数变量加一作为下一个计数变量，返回根据当前时刻的母线三相线电压以及故障前的母线三相线电压，计算线电压幅值的增大量，并执行后续操作；
[0161] 若当前计数变量大于或等于4*fs/f，则判断队列中的故障相选相结果是否一致；
[0162] 若故障相选相结果一致，则输出故障相选相结果；
[0163] 若故障相选相结果不一致，则根据下一个时刻的母线三相电压以及故障前的母线三相线电压，计算得到新的故障相选相结果；
[0164] 将新的故障相选相结果入队至队列，队列中的队头元素出队，返回判断队列中的故障相选相结果是否一致。
[0165] 本实施例中所述的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动
硬盘等介质。
[0166] 综上所述，本发明考虑到幅值的计算精度比相角的计算精度更高，通过幅值与相角存在的规律关系，将相角变化特性反映到幅值变化中，通过采集故障前后的线电压幅值，并且通过对比线电压幅值的增大量确定选相，采用线电压幅值的增大量作为选相依据，能够保证在不修改或更新当前检测设备的同时提高选相的准确率，实际工程中，中性点不接地配电系统通常存在5％的不平衡量，本发明由于采集了故障前后的母线三相线电压进行计算，因此在中性点不接地配电系统存在最大允许不平衡时，依然能够准确选相，为人身安全提供保障，也帮助后续的故障选线操作；此外，本发明与现有技术通过设定恒定的较长的延时来避免故障导致的暂态信息影响故障相选相结果相比，采用短延时后以队列的形式循环判断，既可以在发生低阻接地故障时快速选相，也可以在高阻接地故障时等待暂态信息无法影响故障相选相结果时才输出故障相选相结果，能够在保证选相准确率的同时加快选相速度，更大幅度保证人身安全。
[0167] 以上所述，仅为本发明
专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
