本发明涉及电力系统故障检测领域，尤其涉及一种输电线路单相接地故障定位方法。
背景技术：
目前我国的配电网大多数是采用中性不接地系统或者经消弧线圈接地系统，也称小电流接地系统，在小电流接地系统中，单相接地故障出现的概率较大，约占故障总数的80％以上，其中，单相接地故障的位置被称为接地故障点。
在发生单相接地故障时，需判断是哪座变电站的馈线发生了单相接地故障，才能进行准确的单相接地故障处理。目前，应用较为广泛的单相接地故障定位方法是s注入法，具体的，s注入法的原理是：通过线路上的pt(电压互感器)向线路注入特定的电流信号，利用线路上安装的多个探测器探测电流信号，探测到电流信号的位置即为单相接地故障的位置。但是，s注入法的注入信号强度受pt容量限制，当单相接地电阻较大时，线路上分布电容会对注入的电流信号分流，给单相接地故障定位带来干扰，导致定位不准确。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种输电线路单相接地故障定位方法，能够根据设置在断路器一侧电压互感器和电流互感器获取电压信号、电流信号，利用该电压信号、电流信号获取零序电压值、零序电流值，并通过接地端与底线的电压差判断接地故障是否发生，并利用零序电压值和零序电流值的相位差确定接地故障的位置，不需要向输电线路注入电流信号，避免了分布电容的干扰，提高了定位的准确性。
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种输电线路单相接地故障定位方法，所述输电线路单相接地故障定位方法包括；s101：接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号，并分别获取所述电压互感器的接地端和所述输电线路的地线的电压，其中，所述电压互感器、电流互感器设置在断路器的同一侧，所述断路器设置在所述输电线路上；s102：根据所述电压信号、电流信号分别获取所述输电线路的零序电压值、零序电流值；s103：判断所述地线与所述接地端的电压差是否大于所述输电线路未故障时的电压差；若是，则执行s104，若否，则执行s101；s104：根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置。
进一步地，所述接地故障定位系统包括：mcu、采集芯片，所述采集芯片设置有ad采集接口，所述mcu与所述采集芯片连接，通过所述采集芯片获取所述电压信号、电流信号。
进一步地，所述接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号的步骤具体包括：所述采集芯片通过ad采集接口接收所述电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号。
进一步地，所述根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤还包括：输出发生接地故障的信息以及所述接地故障的位置。
进一步地，所述接地故障定位器还包括串口输出芯片，所述mcu与所述串口输出芯片连接，通过所述串口输出芯片输出发生接地故障的信息以及所述接地故障的位置。
进一步地，所述获取所述电压互感器的接地端和所述输电线路的地线的电压的步骤具体包括：
所述采集芯片通过所述ad采集接口分别与所述接地端、地线连接以获取所述接地端和所述地线的电压。
进一步地，所述根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤具体包括：所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置。
进一步地，所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤具体包括：所述mcu判断所述零序电压值和所述零序电流值的相位差大于所述输电线路未故障时的相位差时，确定所述接地故障位于所述断路器前端。
进一步地，所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤还包括：所述mcu判断所述零序电压值和所述零序电流值的相位差小于所述输电线路未故障时的相位差时，确定所述接地故障位于所述断路器后端。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：能够根据设置在断路器一侧电压互感器和电流互感器获取电压信号、电流信号，利用该电压信号、电流信号获取零序电压值、零序电流值，并通过接地端与底线的电压差判断接地故障是否发生，并利用零序电压值和零序电流值的相位差确定接地故障的位置，不需要向输电线路注入电流信号，避免了分布电容的干扰，提高了定位的准确性。
附图说明
图1为本发明输电线路单相接地故障定位方法一实施例的流程图；
图2为本发明输电线路单相接地故障定位方法中接地故障定位系统一实施例的框架图；
图3为本发明输电线路单相接地故障定位方法中输电线路一实施例的示意图；
图4为本发明输电线路单相接地故障定位方法电压互感器的电压采集电路一实施例的结构图；
图5为本发明输电线路单相接地故障定位方法中电力互感器的电流采集器电路一实施例的结构图；
图6为本发明输电线路单相接地故障定位方法中接地故障定位系统一实施例的连接结构图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1-6，其中，图1为本发明输电线路单相接地故障定位方法一实施例的流程图；图2为本发明输电线路单相接地故障定位方法中接地故障定位系统一实施例的框架图；图3为本发明输电线路单相接地故障定位方法中输电线路一实施例的示意图；图4为本发明输电线路单相接地故障定位方法电压互感器的电压采集电路一实施例的结构图；图5为本发明输电线路单相接地故障定位方法中电力互感器的电流采集器电路一实施例的结构图；图6为本发明输电线路单相接地故障定位方法中接地故障定位系统一实施例的连接结构图。其中，图3中标号为1、2、3、4、5的圆圈代指断路器，电阻r2设置在标号1的断路器前端，r4设置在标号1的断路器后端，电压互感器和电流互感器可设置在标号1的断路器后端，并采集断路器后端的电压信号和电流信号。结合附图1-6对本发明输电线路单相接地故障定位方法作详细说明。
在本实施例中，输电线路单相接地故障定位方法包括：
s101：接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号，并分别获取电压互感器的接地端和输电线路的地线的电压，其中，电压互感器、电流互感器设置在断路器的同一侧，断路器设置在输电线路上。
在本实施例中，通过接地故障定位系统接收电压互感器、电流互感器传输的电压信号、电流信号。
在一个具体的实施例中，输电线路为三相线路，电压互感器与电流互感器分别为三相电压互感器、三相电流互感器。在其他实施例中，输电线路也可以为单相线路以及其他线路，相应的，电压互感器与电流互感器也可以根据输电线路的类型进行设置，在此不做限定。
在本实施例中，电压互感器中用于采集电压信号的器件型号为pt202h1，pt202h1的电压输入端与输电线路的其中一相连接，输出端串联有一个3.3kω％1的贴片电阻。
在本实施例中，电流互感器中用于采集电流信号的器件型号为hct226bc，每一个hct226bc用于获取输电线路其中一相的电流，且其输出端并联有一个1kω％1的贴片电阻。
在本实施例中，输电线路中设置有至少一个断路器，每个断路器的一侧对应设置有电压互感器和电流互感器，通过该电压互感器和电流互感器的信号判断接地故障发生在对应的断路器前端还是后端。
在本实施例中，接地故障定位系统包括：mcu、采集芯片，采集芯片设置有ad采集接口，mcu与所述采集芯片连接，通过采集芯片获取电压信号、电流信号。
在一个具体的实施例中，采集芯片的型号为ad7606，mcu的型号为stm32f407zgt6。mcu与采集芯片连接，采集芯片将电压互感器、电流互感器传输的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号传输给mcu。
在本实施例中，接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号的步骤具体包括：采集芯片通过ad采集接口接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号。
在本实施例中，采集芯片的ad采集接口与电压互感器的接地端、输电线路的地线连接，mcu通过采集芯片获接地端以及地线的电压。
s102：根据电压信号、电流信号分别获取输电线路的零序电压值、零序电流值。
在本实施例中，mcu接收采集芯片传输的电压信号、电流信号后，通过快速傅里叶变换、小波变换以及其他计算方式对电压信号、电流信号进行处理以获取零序电压值、零序电流值。
s103：判断地线与接地端的电压差是否大于输电线路未故障时的电压差；若是，则执行s104，若否，则执行s101。
在本实施例中，mcu获取零序电压值和零序电流值的同时，获取地线与接地端的电压差，并将该电压差与输电线路未故障时地线与接地端的电压差进行对比，判断是否大于未故障时的电压差，若大于，则确定出现接地故障，若不大于，则确定未出现接地故障。
s104：根据零序电压值与零序电流值的相位差确定接地故障的位置。
在本实施例中，根据零序电压值与零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤具体包括：mcu根据零序电压值和零序电流值的相位差与输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置。
其中，mcu根据零序电压值和零序电流值的相位差与输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤具体包括：mcu判断零序电压值和零序电流值的相位差大于输电线路未故障时的相位差时，确定接地故障位于断路器前端。
mcu根据零序电压值和零序电流值的相位差与输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤还包括：mcu判断零序电压值和零序电流值的相位差小于输电线路未故障时的相位差时，确定接地故障位于断路器后端。
下面结合表1、2、3对本发明判断接地故障位置的方式进行说明，其中，表1为无故障正常线路参数值，表二为断路器前端接地故障线路参数值，表三为断路器后端接地故障线路参数值。
表1、无故障正常线路参数值
表二断路器前端接地故障线路参数值
表三、断路器后端接地故障线路参数值
表中的va、vb、vc分别代表输电线路中的不同相，pe值地线，vcom指电压互感器的接地端。从上表可以看出，地线与接地端之间的电压差大于输电线路未故障时的电压差时，输电线路发生接地故障。零序电压值与零序电流值之间的相位差大于正常值时，接地故障的位置位于断路器的前端。零序电压值与零序电流值之间的相位差小于正常值时，接地故障的位置位于断路器的后端。
在本实施例中，mcu根据零序电压值与零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤还包括：输出发生接地故障的信息以及接地故障的位置。
在本实施例中，接地故障定位系统包括串口输出芯片，mcu与串口输出芯片连接，通过串口输出芯片输出发生接地故障的信息以及接地故障的位置。
在一个具体的实施例中，串口输出芯片的型号为sp3232een，在其他实施例中，mcu也可以与无线通信模块或网线接口连接，通过该无线通信模块或网线接口输出发生接地故障的信息以及接地故障的位置。
有益效果：本发明的输电线路单相接地故障定位方法能够根据设置在断路器一侧电压互感器和电流互感器获取电压信号、电流信号，利用该电压信号、电流信号获取零序电压值、零序电流值，并通过接地端与底线的电压差判断接地故障是否发生，并利用零序电压值和零序电流值的相位差确定接地故障的位置，不需要向输电线路注入电流信号，避免了分布电容的干扰，提高了定位的准确性。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、模块和电路，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或结构器件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的可以是或者也可以不是物理上分开的，作为显示的部件可以是或者也可以不是物理，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个位置。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施方式方案的目的。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
1.一种输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述输电线路单相接地故障定位方法包括；
s101：接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号，并分别获取所述电压互感器的接地端和所述输电线路的地线的电压，其中，所述电压互感器、电流互感器设置在断路器的同一侧，所述断路器设置在所述输电线路上；
s102：根据所述电压信号、电流信号分别获取所述输电线路的零序电压值、零序电流值；
s103：判断所述地线与所述接地端的电压差是否大于所述输电线路未故障时的电压差；若是，则执行s104，若否，则执行s101；
s104：根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置。
2.如权利要求1所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述接地故障定位系统包括：mcu、采集芯片，所述采集芯片设置有ad采集接口，所述mcu与所述采集芯片连接，通过所述采集芯片获取所述电压信号、电流信号。
3.如权利要求2所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述接收电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号的步骤具体包括：
所述采集芯片通过ad采集接口接收所述电压互感器、电流互感器分别采集的输电线路的电压信号、电流信号。
4.如权利要求2所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤还包括：
输出发生接地故障的信息以及所述接地故障的位置。
5.如权利要求4所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述接地故障定位器还包括串口输出芯片，所述mcu与所述串口输出芯片连接，通过所述串口输出芯片输出发生接地故障的信息以及所述接地故障的位置。
6.如权利要求2所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述获取所述电压互感器的接地端和所述输电线路的地线的电压的步骤具体包括：
所述采集芯片通过所述ad采集接口分别与所述接地端、地线连接以获取所述接地端和所述地线的电压。
7.如权利要求2所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述根据所述零序电压值与所述零序电流值的相位差确定接地故障的位置的步骤具体包括：
所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置。
8.如权利要求7所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤具体包括：
所述mcu判断所述零序电压值和所述零序电流值的相位差大于所述输电线路未故障时的相位差时，确定所述接地故障位于所述断路器前端。
9.如权利要求7所述的输电线路单相接地故障定位方法，其特征在于，所述mcu根据所述零序电压值和所述零序电流值的相位差与所述输电线路未故障时的相位差之间的大小确定接地故障的位置的步骤还包括：
所述mcu判断所述零序电压值和所述零序电流值的相位差小于所述输电线路未故障时的相位差时，确定所述接地故障位于所述断路器后端。
技术总结