本发明涉及电力系统故障检测领域，尤其涉及一种配网线路单相高阻接地故障检测方法、装置。
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。对于单相接地故障，由于我国配电网线路采用小电流接地运行方式，加之配电网系统本身的运行情况状态复杂多变，系统中发生单相接地故障时需要根据多个采集器的信息判断故障，而多个采集器由于信号传输的先后难以保持信号一致，常常出现判断失误，对难以快速准确检测接地故障。而若未能快速检测和解除单相接地故障，则单相接地故障容易变成多点接地短路，还会引起系统的过电压，损坏设备，破坏系统的安全运行。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种配网线路单相高阻接地故障检测方法、装置，能够根据零序电压信号和零序电流信号的比值检测接地故障是否发生，无需使用多个采集器采集输电线路多点的电气信息，不容易判断失误，提高了接地故障检测准确性，为接地故障的快速消除提供了帮助，保证了系统的安全运行。
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种配网线路单相高阻接地故障检测方法，所述故障检测方法包括；s101：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号；s102：对所述零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值；s103：获取并记录所述零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理；s104：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s105，若否，则执行s101；s105：输出发生接地故障的告警信息。
进一步地，所述采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将所述电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
进一步地，所述根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：
通过fpga接收所述三相电压信号、三相电流信号，并将所述三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
进一步地，所述根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：通过mcu检测所述零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；通过mcu检测所述零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
进一步地，所述判断所述预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：通过mcu同步判断所述预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位，若是，则确定所述预告警标志满足预设条件。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种配网线路单相高阻接地故障检测装置，所述配网线路单相高阻接地故障检测装置包括电压互感器、模数转换芯片、电流互感器、fpga以及mcu，所述配网线路单相高阻接地故障检测装置用于实现如下所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法：s201：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号；s202：对所述零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值；s203：获取并记录所述零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理；s204：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s205，若否，则执行s201；s205：输出发生接地故障的告警信息。
进一步地，所述采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将所述电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
进一步地，所述根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：通过fpga接收所述三相电压信号、三相电流信号，并将所述三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
进一步地，所述根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：通过mcu检测所述零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；通过mcu检测所述零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
进一步地，所述判断所述预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：通过mcu同步判断所述预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位，若是，则确定所述预告警标志满足预设条件。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：能够根据零序电压信号和零序电流信号的比值检测接地故障是否发生，无需使用多个采集器采集输电线路多点的电气信息，不容易判断失误，提高了接地故障检测准确性，为接地故障的快速消除提供了帮助，保证了系统的安全运行。
附图说明
图1为本发明配网线路单相高阻接地故障检测方法一实施例的流程图；
图2为本发明配网线路单相高阻接地故障检测方法中故障检测另一实施例的流程图；
图3为本发明配网线路单相高阻接地故障检测装置一实施例的结构图；
图4为本发明配网线路单相高阻接地故障检测装置实现的配网线路单相高阻接地故障检测方法一实施例的流程图。
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1-2，其中，图1为本发明配网线路单相高阻接地故障检测方法一实施例的流程图；图2为本发明配网线路单相高阻接地故障检测方法中故障检测另一实施例的流程图。结合附图1-2对本发明配网线路单相高阻接地故障检测方法作详细说明。
在本实施例中，配网线路单相高阻接地故障检测方法包括：
s101：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号。
在本实施例中，采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路同一个位置的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
在一个具体的实施例中，模数转换芯片为16位模数转换芯片。
在本实施例中，根据三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：通过fpga接收三相电压信号、三相电流信号，并将三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
s102：对零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值。
在本实施例中，通过fpga对合成的零序电压信号、零序电流信号进行db10小波变换，得到小波变换后的零序电压数字波形序列和零序电流数字波形序列，fpga以第一预设频率分别获取零序电压数字波形序列和零序电流数字波形序列在第一预设时间段内的最大值和最小值。
在本实施例中，第一预设频率为10ms/次，第一预设时间段为当前时间点为截止点的10ms。在其他实施例中，第一预设频率与第一预设时间段也可以为其他数值，只需fpga能够检测输电线路每个时间段上的零序电压信号和零序电流信号进行处理，并获取每个时间段内的最大值和最小值即可，在此不做限定。
在本实施例中，零序电压信号的最大值、最小值以及零序电流信号的最大值、最小值均为零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的模极大值和模极小值。
s103：获取并记录零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据零序电压信号的比值和零序电流信号的比值对预告警标志进行处理。
在本实施例中，根据零序电压信号的比值和零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：通过mcu检测零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；通过mcu检测零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
在本实施例中，mcu与fpga连接，fpga通过模数转换芯片分别与电压互感器、电流互感器连接。
在本实施例中，fpga以第一预设频率将获取的零序电压信号的最大值和最小值以及零序电流信号的最大值和最小值发送给mcu。mcu获取并记录该最大值和最小值的比值，以第二预设频率检测第二预设时间段内零序电压信号的比值是否大于预设值以及零序电流信号的比值是否大于预设值，并根据判断结果对预告警标志位进行处理。
在本实施例中，该比值为1.5，在其他实施例中，该比值可根据输电线路实际情况进行设置，在此不做限定。
在本实施例中，第一预设频率与第二预设频率相同，第一预设时间段与第二预设时间段相同，在其他实施例中，第二预设频率与第二预设时间段也可以分别为第一预设频率、第一预设值段的整数倍。
在本实施例中，预告警标志包括预告警标志1、预告警标志2。在其他实施例中，mcu也可以通过只设置一个预告警标志，并在零序电压信号的比值和零序电流信号的比值均大于预设值时置位，以此记录检测结果。
s104：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s105，若否，则执行s101。
在本实施例中，判断预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：通过mcu同步判断预告警标志1与预告警标志2是否均置位，若是，则确定预告警标志满足预设条件。
s105：输出发生接地故障的告警信息。
在本实施例中，mcu确定预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位后，向控制后台或配网管理人员的智能终端发送发生接地故障的告警信息。
在本实施例中，告警信息可以为短信、邮件、通过即时通讯软件发送的消息以及其他能够使管理人员快速获取告警信息的方式。
在其他实施例中，mcu还可以在发送告警信息的同时发送电压互感器与电流互感器的位置信息，从而使管理人员快速确定接地故障的位置。
下面通过配网线路单相高阻接地故障检测方法的具体技术实现方式对该故障检测方法作进一步说明。
通过三路电压互感器实时感应线路上的三相电压，三相电压输入给16位模数转换芯片，转为三相电压的数字波形序列。
将三相电压的数字波形序列自动合成，得到零序电压的数字波形序列。
对零序电压的数字波形序列输入到fpga，由fpga对该数组波形序列做db10小波变换，得到小波变换后的零序电压数字波形序列。
fpga每隔10ms对小波变换后的零序电压数字波形序列取最大值与最小值。
fpga每隔10ms将最大值与最小值传给mcu，由mcu取最大值与最小值的比值，并记录。
mcu每隔10ms检查零序电压最大值与最小值比值是否超过门限，一旦超过，则置预告警标志位1。
通过三路电流互感器实时感应线路上的三相电流，三相电流输入给16位模数转换芯片，转为三相电流的数字波形序列。
将三相电流的数字波形序列自动合成，得到零序电流的数字波形序列。
对零序电流的数字波形序列输入到fpga，由fpga对该数组波形序列做db10小波变换，得到小波变换后的零序电流数字波形序列。
fpga每隔10ms对小波变换后的零序电流数字波形序列取最大值与最小值。
fpga每隔10ms将最大值与最小值传给mcu，由mcu取最大值与最小值的比值，并记录。
mcu每隔10ms检查该零序电流最大值与最小值是否超过预设值，一旦超过，则置预告警标志位2。
mcu同步检查预告警标志1与预告警标志2，如果同时有效，则对上告警发生接地故障。
有益效果：本发明的配网线路单相高阻接地故障检测方法能够根据零序电压信号和零序电流信号的比值检测接地故障是否发生，无需使用多个采集器采集输电线路多点的电气信息，不容易判断失误，提高了接地故障检测准确性，为接地故障的快速消除提供了帮助，保证了系统的安全运行。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种配网线路单相高阻接地故障检测装置，请参阅图3、4，图3为本发明配网线路单相高阻接地故障检测装置一实施例的结构图；图4为本发明配网线路单相高阻接地故障检测装置实现的配网线路单相高阻接地故障检测方法一实施例的流程图，结合图3、4对本发明的配网线路单相高阻接地故障检测装置作具体说明。
在本实施例中，配网线路单相高阻接地故障检测装置包括电压互感器、模数转换芯片、电流互感器、fpga以及mcu，配网线路单相高阻接地故障检测装置用于实现如下的配网线路单相高阻接地故障检测方法：
s201：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号。
在本实施例中，采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路同一个位置的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
在一个具体的实施例中，模数转换芯片为16位模数转换芯片。
在本实施例中，根据三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：通过fpga接收三相电压信号、三相电流信号，并将三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
s202：对零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值。
在本实施例中，通过fpga对合成的零序电压信号、零序电流信号进行db10小波变换，得到小波变换后的零序电压数字波形序列和零序电流数字波形序列，fpga以第一预设频率分别获取零序电压数字波形序列和零序电流数字波形序列在第一预设时间段内的最大值和最小值。
在本实施例中，第一预设频率为10ms/次，第一预设时间段为当前时间点为截止点的10ms。在其他实施例中，第一预设频率与第一预设时间段也可以为其他数值，只需fpga能够检测输电线路每个时间段上的零序电压信号和零序电流信号进行处理，并获取每个时间段内的最大值和最小值即可，在此不做限定。
在本实施例中，零序电压信号的最大值、最小值以及零序电流信号的最大值、最小值均为零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的模极大值和模极小值。
s203：获取并记录零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据零序电压信号的比值和零序电流信号的比值对预告警标志进行处理。
在本实施例中，根据零序电压信号的比值和零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：通过mcu检测零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；通过mcu检测零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
在本实施例中，mcu与fpga连接，fpga通过模数转换芯片分别与电压互感器、电流互感器连接。
在本实施例中，fpga以第一预设频率将获取的零序电压信号的最大值和最小值以及零序电流信号的最大值和最小值发送给mcu。mcu获取并记录该最大值和最小值的比值，以第二预设频率检测第二预设时间段内零序电压信号的比值是否大于预设值以及零序电流信号的比值是否大于预设值，并根据判断结果对预告警标志位进行处理。
在本实施例中，该比值为1.5，在其他实施例中，该比值可根据输电线路实际情况进行设置，在此不做限定。
在本实施例中，第一预设频率与第二预设频率相同，第一预设时间段与第二预设时间段相同，在其他实施例中，第二预设频率与第二预设时间段也可以分别为第一预设频率、第一预设值段的整数倍。
在本实施例中，预告警标志包括预告警标志1、预告警标志2。在其他实施例中，mcu也可以通过只设置一个预告警标志，并在零序电压信号的比值和零序电流信号的比值均大于预设值时置位，以此记录检测结果。
s204：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s205，若否，则执行s201。
在本实施例中，判断预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：通过mcu同步判断预告警标志1与预告警标志2是否均置位，若是，则确定预告警标志满足预设条件。
s205：输出发生接地故障的告警信息。
在本实施例中，mcu确定预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位后，向控制后台或配网管理人员的智能终端发送发生接地故障的告警信息。
在本实施例中，告警信息可以为短信、邮件、通过即时通讯软件发送的消息以及其他能够使管理人员快速获取告警信息的方式。
在其他实施例中，mcu还可以在发送告警信息的同时发送电压互感器与电流互感器的位置信息，从而使管理人员快速确定接地故障的位置。
下面通过配网线路单相高阻接地故障检测方法的具体技术实现方式对该故障检测方法作进一步说明。
通过三路电压互感器实时感应线路上的三相电压，三相电压输入给16位模数转换芯片，转为三相电压的数字波形序列。
将三相电压的数字波形序列自动合成，得到零序电压的数字波形序列。
对零序电压的数字波形序列输入到fpga，由fpga对该数组波形序列做db10小波变换，得到小波变换后的零序电压数字波形序列。
fpga每隔10ms对小波变换后的零序电压数字波形序列取最大值与最小值。
fpga每隔10ms将最大值与最小值传给mcu，由mcu取最大值与最小值的比值，并记录。
mcu每隔10ms检查零序电压最大值与最小值比值是否超过门限，一旦超过，则置预告警标志位1。
通过三路电流互感器实时感应线路上的三相电流，三相电流输入给16位模数转换芯片，转为三相电流的数字波形序列。
将三相电流的数字波形序列自动合成，得到零序电流的数字波形序列。
对零序电流的数字波形序列输入到fpga，由fpga对该数组波形序列做db10小波变换，得到小波变换后的零序电流数字波形序列。
fpga每隔10ms对小波变换后的零序电流数字波形序列取最大值与最小值。
fpga每隔10ms将最大值与最小值传给mcu，由mcu取最大值与最小值的比值，并记录。
mcu每隔10ms检查该零序电流最大值与最小值是否超过预设值，一旦超过，则置预告警标志位2。
mcu同步检查预告警标志1与预告警标志2，如果同时有效，则对上告警发生接地故障。
有益效果：本发明的配网线路单相高阻接地故障检测装置能够根据零序电压信号和零序电流信号的比值检测接地故障是否发生，无需使用多个采集器采集输电线路多点的电气信息，不容易判断失误，提高了接地故障检测准确性，为接地故障的快速消除提供了帮助，保证了系统的安全运行。
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。
1.一种配网线路单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法包括；
s101：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号；
s102：对所述零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值；
s103：获取并记录所述零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理；
s104：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s105，若否，则执行s101；
s105：输出发生接地故障的告警信息。
2.如权利要求1所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，所述采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：
通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将所述电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
3.如权利要求1所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：
通过fpga接收所述三相电压信号、三相电流信号，并将所述三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
4.如权利要求1所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：
通过mcu检测所述零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；
通过mcu检测所述零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
5.如权利要求4所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，所述判断所述预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：
通过mcu同步判断所述预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位，若是，则确定所述预告警标志满足预设条件。
6.一种配网线路单相高阻接地故障检测装置，其特征在于，所述配网线路单相高阻接地故障检测装置包括电压互感器、模数转换芯片、电流互感器、fpga以及mcu，所述配网线路单相高阻接地故障检测装置用于实现如下所述的配网线路单相高阻接地故障检测方法：
s201：采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号，根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号；
s202：对所述零序电压信号和零序电流信号进行小波变换，并以第一预设频率分别获取小波变换后的零序电压信号、零序电流信号在第一预设时间段内的最大值和最小值；
s203：获取并记录所述零序电压信号的最大值与最小值的比值以及零序电流信号的最大值与最小值的比值，根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理；
s204：判断所述预告警标志是否满足预设条件，若是，则执行s205，若否，则执行s201；
s205：输出发生接地故障的告警信息。
7.如权利要求6所述的配网线路单相高阻接地故障检测装置，其特征在于，所述采集输电线路的三相电压信号、三相电流信号的步骤具体包括：
通过电压互感器、电流互感器分别感应输电线路的三相电压、三相电流，并利用模数转换芯片将所述电压互感器、电流互感器传输的信号分别转换为三相电压信号、三相电流信号。
8.如权利要求6所述的配网线路单相高阻接地故障检测装置，其特征在于，所述根据所述三相电压信号和三相电流信号分别获取零序电压信号、零序电流信号的步骤具体包括：
通过fpga接收所述三相电压信号、三相电流信号，并将所述三相电压信号、三相电流信号合成为零序电压信号、零序电流信号。
9.如权利要求6所述的配网线路单相高阻接地故障检测装置，其特征在于，所述根据所述零序电压信号的比值和所述零序电流信号的比值对预告警标志进行处理的步骤具体包括：
通过mcu检测所述零序电压信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志1置位；
通过mcu检测所述零序电流信号的比值是否大于预设值，若是，则对预告警标志2置位。
10.如权利要求9所述的配网线路单相高阻接地故障检测装置，其特征在于，所述判断所述预告警标志是否满足预设条件的步骤具体包括：
通过mcu同步判断所述预告警标志1与所述预告警标志2是否均置位，若是，则确定所述预告警标志满足预设条件。
技术总结