[發明專利]一種串聯電弧故障檢測、定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110276687.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113156261B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊帆;宿磊;沈煜;楊志淳;胡偉;雷楊;唐澤洋;蔣偉;王文爍;嚴方彬;饒瑋
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/12
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種串聯電弧故障檢測、定位方法及系統，該方法包括包括如下步驟：位于低壓線路的監測終端獲取線路電壓相鄰兩周波的差分波形，使用FIR濾波器濾除差分波形中的高頻噪聲，尋找濾波后差分波形的兩個過零點，在差分波形的過零點附近使用窗函數獲取窗口數據，根據窗口數據的方差的大小判斷該窗口內的波形是否是突變點，根據波形是否是突變點判斷是否為故障波形差分，監測終端將故障信息上報給集中設備，集中設備用于根據發送故障信息的監測終端的拓撲關系判斷串聯電弧故障位置。本發明可實現對表前網絡線路中的串聯電弧故障的檢測和故障點定位，從而極大提高了工作人員的維修效率，保證電力系統安全可靠運行。

技術領域

本發明涉及電氣工程測量領域，具體是一種串聯電弧故障檢測、定位方法及系統。

背景技術

串聯電弧故障是發生在破損線路或線路與設備連接處的故障電弧，串聯電弧發生時，其電弧燃燒產生的高溫是引發電氣火災的重要因素之一。由于串聯電弧發生時，其故障電流與負荷電流在數值上相仿，因此傳統的過流保護裝置無法對其進行保護。對串聯電弧故障的檢測包括利用可見光、紫外線、紅外線、聲音等物理特征量的檢測，以及利用電弧發生時的電流電壓特征量的檢測。現有的檢測研究多集中在利用電弧發生時的故障電流特征實現檢測，隨著在居民用電側大量非線性負荷的接入，使得傳統的利用故障電流時的“零休”特征、電流上升率變大特征、諧波成分增加特征等傳統檢測方法效果受到了很大影響；現如今，相關領域學者的研究多集中在利用人工智能技術、多特征融合技術實現串聯電弧故障檢測。這些研究雖然在理論上能夠解決串聯電弧故障檢測的難題，但由于其算法復雜度較高，因此這些方法離實際應用還有一定距離。

使用電流檢測的優勢在于無論哪個配電支路發生了串聯電弧故障，不論故障點距離檢測位置多遠，只要檢測位置處于供電終端，其下設的所有支路發生的串聯電弧故障引起的電流變化均會影響供電終端的電流變化。使用電弧發生時對線路電壓的影響實現對其上游線路串聯電弧故障的檢測是電弧檢測的另一種思路，文獻“負載端電弧故障電壓檢測與形態小波辨識”(繆希仁、郭碧婷、唐金城、張麗萍)提出了一種通過檢測末端電壓畸變程度來檢測上游線路是否存在串聯電弧故障的方法，該方法未考慮非線性負載產生的非線性線路壓降對末端電壓畸變的影響，文獻“基于負載端電壓分析的串聯故障電弧檢測方法”(趙遠、張冠英、王堯、顧俏麗)提出了一種將末端電壓波形相鄰周期做差，濾波后對每個周期的電壓波形差做均值以進行判定的方法，該方法認為兩個電弧發生時的末端電壓差均值一定小于兩個無故障末端電壓差的均值，由于電弧電壓的隨機性，其故障末端電壓差的正負極性也是隨機的，因此僅從均值角度看，該方法有很大的局限性。

基于可見光、紫外線、紅外線、聲音等物理特征量的檢測方法易受外界環境的影響，且這類方法受到安裝位置的限制，使其應用受限。上述基于電流故障特征的方法難以實現與非線性負荷電流的特征區分，上述基于電壓的檢測方法則存在適用面窄的不足。

此外，現有的串聯電弧故障檢測方法，均為針對表后系統的戶內電弧故障檢測，現有研究中，針對表前系統低壓配電網絡的電弧故障檢測少有研究。實際上，對配電系統來說，從配電變壓器至電表的低壓配電網絡，具有拓撲結構復雜、線路長的特點，但針對該網絡線路的電弧監測目前卻是處于空白狀態。從供電可靠性和電氣火災的安全角度來看，該網絡的監管也應引起足夠的重視。尤其是隨著高層建筑的不斷增加，該問題愈發突出。對表前網絡來說，不僅要能夠檢測到電弧故障是否存在，還要在電弧故障發生時能夠對其故障進行及時、準確定位。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明公開了一種串聯電弧故障檢測、定位方法及系統，其基于末端電壓差分波形特征進行串聯電弧檢測，并在此基礎上進行低壓配電網絡的串聯電弧故障點的定位，使用本發明的方法，可實現對表前網絡線路中的串聯電弧故障的檢測和故障點定位，從而極大提高了工作人員的維修效率，保證電力系統安全可靠運行，此外，通過對故障線路的定位，分辨線路故障點處于表前或者表后，還可界定故障責任。