【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网故障检测，特别涉及一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法及系统。
技术介绍
1、我国配电网多采用小电流接地系统，发生单相接地故障时处理策略为不停电继续运行并巡查处理接地点。配电网中80％以上的故障是单相接地故障[1]，因此快速、精确定位故障点对于故障的小范围隔离与快速检修，对于配电网的安全、稳定、高效运行有着重要的意义。
2、行波测距技术在输电网已应用成熟，而在配电网却因技术与成本的限制尚未大面积投入使用。随着国民经济生活水平的提高，对配电网的运行水平要求也日益提升，国家在配网建设和维护方面也加大了投入，同时高频传感技术、高精度gps授时技术、高速4g/5g通信技术和高频同步采样技术的突破也促进了配网行波测距技术的实现，另外，一二次设备融合趋势也使行波采集装置的安装工程投入大大减少。因此，我国配电网已具备应用行波测距技术的条件，但是，行波单元会因多种原因启动录波，包括雷击、开关操作、负荷波动、瞬时性故障和永久性故障等，数据统计我国配电网单相接地故障中约70％是瞬时性接地故障，如何确认行波是因故障启动以及如何从一次故障的多次行波录波中筛选出主波(即故障初始行波)用以测距是行波测距技术应用于配网线路的一大难题。
3、为解决这一难题，现有技术方案有三种：
4、增加行波启动的复归时间，确保行波单元只在初始行波到来时启动。该方法在一定程度上可以解决问题，但是存在因扰动启动后故障初始行波到来时未复归的风险，这在发展性故障情况下较为多见。该方法同时也存在不能区分非故障启动行波的问题
5、根据故障行波统计特征，在本地筛选后上传主站。该方法可区分因雷击、开关操作等原因导致的行波启动，但无法从一次故障中多次行波中筛选出主波，且对终端本地算力要求较高，终端资源难以满足。
6、将所有录波上传主站，由主站进行筛选。该方法为目前主流做法，但在实施的过程中存在以下问题，一是瞬时性故障会生成大量录波，对无线通信和主站处理造成很大压力，严重时会导致主站服务器崩溃；二是故障研判时间大大增加，主站不能迅速给出故障定位结果；三是对主站算法有较高要求，需从多条线路的多个终端所上传的多组录波中正确筛选出每个主波进行测距，常常因筛选失败而导致人工不得不介入。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术旨在提出一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法及系统，基于成熟馈线终端产品ftu，将ftu的故障诊断高可靠性和行波测距单元故障定位的高精度结合在一起；行波测距单元集成于ftu中形成行波测距终端，实现精确筛选出故障行波主波，不增加工程安装成本。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，包括以下步骤流程：
4、s1、将行波测距单元集成在配网馈线终端ftu内部，并与ftu以串口、网口或其他方式通信，形成行波测距ftu装置；
5、s2、行波测距单元mcu的一个io端口与ftu主控mcu的io端口连接，接收实时电平信号；
6、s3、ftu与行波测距单元共享gps信号以保证时间同步，其中ftu通过串口接收gps模块的nema报文，解析得到年月日时分秒及毫秒信息，行波测距单元从gps模块接收秒脉冲信号，经晶振计数后得到故障时刻秒级以下信息，精确到纳秒，秒级以上信息由ftu通过通信口发送；
7、s4、ftu内部实现故障时间推算，在确认线路故障后，利用工频录波推算故障起始时间并发送给行波测距单元，行波测距单元根据所推算的故障起始时间筛选行波主波并上传主站进行测距。
8、进一步的，所述线路故障包括接地故障以及短路故障。
9、进一步的，所述接地故障的诊断流程包括以下步骤：
10、步骤一、ftu以较低采样率实时采集零序电压，并以零序电压越上限为启动条件，启动后录波；行波测距单元以较高采样率实时采集三相电流行波，并以电流行波是否越上限为启动条件，启动后录波；
11、步骤二、若ftu检测到零序电压越上限且越限时间超过定值，则翻转与行波测距单元连接的io端口电平，并对该时刻前后一定范围内采样数据进行录波；行波测距单元检测到io端口电平翻转后闭锁启动，此时故障初始时刻的电流行波已经被行波测距单元录下待筛选；
12、步骤三、ftu完成录波后，对录波零序电压通道进行故障时刻推算，以一个周波20ms的时间窗从左到右滑动，滑动步长可设置，对窗内数据做全周傅里叶分析，得到基波幅值，检测到基波幅值的第一个突变点即为故障时刻；
13、全周离散傅里叶变换公式如下所示：
14、
15、上式中，n为每周波采样点数，x(n)为单个采样点，real(k)为k次谐波实部，imag(k)为k次谐波虚部，因此基波幅值可由下式计算得到：
16、
17、步骤四、ftu将所推算的故障时刻发送给行波测距单元；
18、步骤五、行波测距单元在检测到io端口电平翻转后即准备接收ftu发送的故障时间，接收故障时间完成后回复确认帧；根据所接收到的时间确定筛选录波的时间范围，从缓存的录波数据中筛选出故障行波主波；
19、步骤六、行波测距单元将选出的行波主波上传主站。
20、进一步的，所述步骤一中，ftu采用6.4khz采样率，行波测距单元采用1mhz采样率；在步骤二中，ftu录波时间范围为前4后8共12个周波；在步骤三中，时间窗长度为2ms，在步骤五中，行波测距单元所确定的筛选录波的时间范围是所接受到的故障时间±1ms。
21、进一步的，在步骤四中，ftu与行波测距单元通信规约中，以帧结构发送时间信息，包括正常的对时时间和故障时间；行波测距单元以相应的帧结构进行答复确认。
22、进一步的，所述短路故障的诊断流程包括以下步骤：
23、步骤一、ftu以较低采样率实时采集线电压，并以线电压越下限为启动条件，启动后录波；采集ab、cb两个线电压，ac线电压通过计算得到，其计算推导过程如式(3)所示；行波测距单元以较高采样率实时采集三相电流行波，并以电流行波是否越上限为启动条件，启动后录波；
24、
25、步骤二、若ftu检测到线电压越下限且越限时间超过定值，则翻转与行波测距单元连接的io端口电平，并对该时刻前后一定范围内采样数据进行录波；行波测距单元检测到io端口电平翻转后闭锁启动，此时故障初始时刻的电流行波已经被行波测距单元录下待筛选；
26、步骤三、ftu完成录波后，对录波中越下限的线电压通道进行故障时刻推算，其中，若ab短路则用uab通道，若bc短路则用ubc通道，若ac短路则用(1)式合成的uac通道，若三相短路则用uab通道；以一个周波20ms的时间窗从左到右滑动，滑动步长可设置，对窗内数据做全周傅里叶分析，得到基波幅值，检测到基波幅值第一个突变点即为故障时刻；
27、步骤四、ftu本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤流程：
2.根据权利要求1所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述线路故障包括接地故障以及短路故障。
3.根据权利要求2所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述接地故障的诊断流程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一中，FTU采用6.4kHz采样率，行波测距单元采用1MHz采样率；在步骤二中，FTU录波时间范围为前4后8共12个周波；在步骤三中，时间窗长度为2ms，在步骤五中，行波测距单元所确定的筛选录波的时间范围是所接受到的故障时间±1ms。
5.根据权利要求3所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，在步骤四中，FTU与行波测距单元通信规约中，以帧结构发送时间信息，包括正常的对时时间和故障时间；行波测距单元以相应的帧结构进行答复确认。
6.根据权利要求2所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所
7.根据权利要求6所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一中，FTU采用6.4kHz采样率；在步骤二中，FTU录波时间范围为前4后8共12个周波；在步骤三中，时间窗长度为2ms；在步骤四中，FTU与行波测距单元通信规约中，以帧结构发送时间信息，包括正常的对时时间和故障时间；行波测距单元以相应的帧结构进行答复确认，在步骤五中，行波测距单元所确定的筛选录波的时间范围是所接受到的故障时间±1ms。
8.一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断系统，其特征在于，包括以下模块：
...【技术特征摘要】
1.一种基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤流程：
2.根据权利要求1所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述线路故障包括接地故障以及短路故障。
3.根据权利要求2所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述接地故障的诊断流程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一中，ftu采用6.4khz采样率，行波测距单元采用1mhz采样率；在步骤二中，ftu录波时间范围为前4后8共12个周波；在步骤三中，时间窗长度为2ms，在步骤五中，行波测距单元所确定的筛选录波的时间范围是所接受到的故障时间±1ms。
5.根据权利要求3所述的基于行波测距录波筛选的配电网故障诊断方法，其特征在于，在步骤四中，f...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚辉，赵小虎，王长友，秦明辉，
申请(专利权)人：科大智能电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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