一种电路故障定位方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电路检测技术领域，尤其涉及一种电路故障定位方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在电力系统中，配电网可以从输电线路上获取能量，将带能安全可靠的传递给用户。

但在实际应用中，配电网容易受到恶劣天气、植被生长以及设备故障等因素的影响，导致出现电路故障。目前，对电路故障进行定位时，通常是通过阻抗法、行波法、注入法和故障指示器法等进行故障定位。但是，阻抗法在日渐复杂的配电网中适用性不高，行波法难以准确判断故障位置，注入法大多应用于人工测量，检测速度较慢，故障指示器法容易受到指示器的选址位置的影响，可能出现检测不准确的问题。

为了解决上述问题，需要对电路中的故障定位方法进行改进。

发明内容

本发明提供了一种电路故障定位方法、装置、电子设备及存储介质，以解决检测配电网的电路故障时容易受到环境因素影响，导致电路故障检测不准确或检测速度慢的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电路故障定位方法，包括：

针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量；其中，所述当前相电路为所述待检测三相电路中的任意一相电路；

分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值；

根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电路故障定位装置，包括：

正序分量确定模块，用于针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量；其中，所述当前相电路为所述待检测三相电路中的任意一相电路；

峰值确定模块，用于分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值；

故障定位模块，用于根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的电路故障定位方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的电路故障定位方法。

本实施例的技术方案，针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电压进行计算，可以得到当前相电路对应的电压正序分量，同时，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电流进行计算，可以得到当前相电路对应的电流正序分量。进一步的，分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值，通过分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学滤波处理，以便更加容易得到当前相电路对应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位，根据到达待使用电压峰值的第一时刻和到达待使用电流峰值的第二时刻之间的差值，可以得到待确定时间差，根据待确定时间差与预设时间差之间的大小关系可以确定待检测三相电路所在线路的电路故障方向，以根据电路故障方向进行电路故障定位。解决了检测配电网的电路故障时容易受到环境因素影响，导致电路故障检测不准确或检测速度慢的问题，取到了快速并准确的对配电网中的电路故障进行检测，并根据电路故障方向进行电路故障定位的效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种电路故障定位方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二提供的一种电路故障定位方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二提供的一种配电网总体架构示意图；

图4是根据本发明实施例二提供的一种正向故障方向下的电压正序分量和电流正序分量示意图；

图5是根据本发明实施例二提供的一种正向故障方向下的第一时刻和第二时刻的示意图；

图6是根据本发明实施例二提供的一种反向故障方向下的电压正序分量和电流正序分量示意图；

图7是根据本发明实施例二提供的一种反向故障方向下的第一时刻和第二时刻的示意图；

图8是根据本发明实施例三提供的一种电路故障定位装置的结构示意图；

图9是实现本发明实施例的电路故障定位方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在对本技术方案进行详细阐述之前，先对本技术方案的应用场景进行介绍，以便更加清楚地理解本技术方案。在电力系统中，配电网可以从输电线路上获取能量，将带能安全可靠的传递给用户，若配电网中出现电路故障，则会对电力系统的电力输送和用户的安全用电造成较大的影响，因此，准确并及时的检测配电网中的电路是否存在电路故障十分重要。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种电路故障定位方法的流程图，本实施例可适用于对配电网中的三相电路进行电路故障检测和定位的情况，该方法可以由电路故障定位装置来执行，该电路故障定位装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该电路故障定位装置可配置于可执行电路故障定位方法的计算设备中。

如图1所示，该方法包括：

S110、针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量。

为了更加清楚地介绍本技术方案，先简单对三相电路以及与三相电路相关的正序分量、负序分量和零序分量进行简单介绍。三相电路是由三相电源、三相负载和三相传输线路组成的电路，一般来说，三相电路都是对称的，但是在三相电路中出现电路故障时，如三相短路、两相短路、两相接地短路以及单相短路等。对于三相短路，一般称为三相对称短路，这个时候即使短路了三相电压仍为对称的，其他的短路形式为非对称性短路。电压化成电压矢量的也为非对称形式。对于非对称的电压矢量，通常可以利用力的合成的思想，对对称的电压矢量低价来描述。在此基础上，定义得到正序分量、零序分量和负序分量的概念，且任何非对称的电压矢量都可以由正序分量、零序分量和负序分量合成。在正常对称情况下，三相合成的旋转电压矢量是等幅的，正序就是逆时针旋转，顺序即A相电压超前B相120度，B相超前C相120度，负序是顺时针旋转，顺序为B相超前A相120度，A相超前C相120度，而零序的意思是A相、B相和C相为同相位。在本技术方案主要利用三相电路中的正序分量进行故障判断，以确定三相电路所在线路是否存在故障，并根据电路故障方向进行故障定位。可以理解的是，三相电路中的正序分量包括电压正序分量和电流正序分量。

在本技术方案中，可以将配电网作为边缘终端服务器，待检测三相电路可以理解为配电网中的三相电路，在配电网中包含至少一个待检测三相电路，当前相电路为待检测三相电路中的任意一相电路。电压正序分量为待检测三相电路中的电压正序分量，电流正序分量为待检测三相电路中的电流正序分量。

具体的，待检测三相电路中的各相电路分别对应相应的电压正序分量和电流正序分量，可以确定任意一相电路作为当前相电路，以基于当前相电路所对应的电压正序分量和电流正序分量对待检测三相电路所在线路进行故障检测时。

在实际应用中，在确定与当前相电路相对应的电压正序分量时，需要通过待检测三相电路中各相电路的电压值共同计算得到，相类似的，在确定与当前相电路相对应的电流正序分量时，需要通过待检测三相电路中各相电路的电流值共同计算得到。可选的，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量，包括：分别待检测三相电路中的各相电路进行电压采集，得到第一电压、第二电压和第三电压；分别对待检测三相电路中的各相电路进行电流采集，得到第一电流、第二电流和第三电流；基于第一电压、第二电压和第三电压，得到与当前相电路相对应的电压正序分量，以及基于第一电流、第二电流和第三电流，得到与当前相电路相对应的电流正序分量。

其中，第一电压、第二电压和第三电压分别指的是待检测三相电路的各相电路中的电压，相类似的，第一电流、第二电流和第三电流分别指的是待检测三相电路的各相电路中的电流。需要说明的是，本技术方案中的“第一”“第二”和“第三”用于从名称上区分待检测三相电路中各相电路的电压或电流，不具备实际含义。

在本技术方案中，为了在待检测三相电路所在线路出现故障时，进行故障方向判断，并进一步的确定故障位置，需要提取当前相电路所对应的电压正序分量和电流正序分量。可选的，基于第一电压、第二电压和第三电压，得到与当前相电路相对应的电压正序分量，以及基于第一电流、第二电流和第三电流，得到与当前相电路相对应的电流正序分量，包括：基于瞬时对称分量法，第一电压、第二电压和第三电压进行正序分量提取，得到与当前相电路相对应的电压正序分量；并基于瞬时对称分量法，第一电流、第二电流和第三电流进行正序分量提取，得到与当前相电路相对应的电流正序分量。

为了更加清楚地介绍本技术方案，先简单介绍传统对称分量法和瞬时对称分量法的区别。传统对称分量法在频域中定义，用相量表示，需要计算变量的模值和相位，因此，只能用于电力系统中的不对称故障的稳态分析。在基于传统的对称分量法进行故障分析时，需要获得各个序分量的瞬时值，再经过一定的变换，在此过程中会带来一定的延时。而瞬时对称分量法是在时域范围内定义的，通过电压或电流的瞬时值进行对称分量变换，构造相应的无延时旋转相量，然后再利用这些旋转相量进行对称分量变换，进而得到各个序分量的瞬时值，以达到实时的对线路中的电路故障进行分析。具体的，传统的对称分量法对不对称三相电量进行分析时存在2/3个工频周期延时，而瞬时对称相量法利用三相电流的瞬时值进行对称分量变换，只有1/4个工频周期延时，因此本技术方案采用瞬时对称分量法进行不对称电压和电流分别进行正序分量、负序分量和零序分量分解。

需要说明的是，在基于瞬时对称分量计算与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量时的过程相类似，在此以确定当前相电路的电流正序分量为例。具体的，瞬时对称分量法可通过以下公式描述：

其中，i

进一步的，通过移相算子S

其中，i

或者，还可以表示为以下形式：

其中，i

基于上述过程，可确定与待检测三相电路相对应的电流正序分量、电流负序分量和电流零序分量，相类似的，基上述相同的步骤，可以确定待检测三相电路的电压正序分量、电压负序分量和电压零序分量。在本技术方案中，主要根据电流正序分量和电压正序分量对待检测三相电路所在线路进行故障检测。

S120、分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。

在得到与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量后，进行一步的，对电压正序分量和电流正序分量进行形态学处理，以得到与当前相电路相对应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。

具体的，本技术方案引入一种广泛应用于西精装分析、模式识别、视觉校验和计算机视觉等方面的数学形态学方法，应用于对电力系统信号处理环节。以一种可视化的角度来说，电压正序分量和电流正序分量的所对应的图形为波形图，在波形图中通常会存在一些毛刺现象，若直接对电压正序分量和电流正序分量进行相应的峰值提取，可能会由于波形中的毛刺等问题，导致对峰值的提取不够准确。因此，先通过形态学方法对电压正序分量和电流正序分量进行处理，以平滑波形图中的毛刺现象，更加准确地提取待使用电压峰值和待使用电流峰值。需要说明的是，此处提及的波形图仅用于通俗的解释形态滤波的作用，在实际应用中，也可以不用显示相应的波形图形，如，可以以数据序列的方式进行显示的。

可选的，分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值，包括：基于预先设置的第一结构元素，对电压正序分量进行形态学滤波处理，得到第一电压正序分量，并根据第一电压正序分量的峰值得到待使用电压峰值；基于预先设置的第二结构元素，对电流正序分量进行形态学滤波处理，得到第一电流正序分量，并根据第一电流正序分量的峰值得到待使用电流峰值。

在数学形态学思想中，通过利用一个称作结构元素的“探针”搜集信息。当探针不断移动时，便可考察信息各个部分间的相互关系。作为探针的结构元素，可直接携带知识(形态、大小等)来探测所研究信息的结构特点。它在暂态信号谐波分析、奇异点检测与消噪、电能质量检测、故障诊断与定位和继电保护与故障测距等领域都有重要应用。其中，本技术方案中的第一结构元素和第二结构元素可以采用相同的结构元素，也可以根据实际情况采用不同的结构元素。

可以理解的是，数学形态学是一种从几何入手的新型信号处理工具，是一种非线性变换，完全从时域出发，可以把复杂的信号分解成对我们有用并与背景剥离开的各个部分，揭示信号的主要特征，有效地滤除噪音干扰，已经在图像处理方面得到了广泛应用。且数学形态学算法具备计算简单，并行快速，时延小且易于硬件实现等优势。

因此，基于第一结构元素对电压正序分量进行形态学滤波处理，可以得到数据更加均匀平滑的第一电压正序分量，通过对第一电压正序分量进行峰值检测，可以得到待使用电压峰值。相类似的，基于第二结构元素对电流正序分量进行形态学滤波处理，可以得到更加均匀平滑的第一电流正序分量，通过对第一电流正序分量进行峰值检测，可以得到待使用电流峰值。

S130、根据待使用电压峰值和待使用电流峰值，确定与待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于电路故障方向进行故障定位。

具体的，在得到待使用电压峰值和待使用电流峰值后，进一步的，根据待使用电压峰值和待使用电流峰值，确定与待检测三相电路相对应的电路故障方向，包括：根据待使用电压到达电压峰值的时刻，确定与待使用电压峰值相对应的第一时刻；根据待使用电流到达电流峰值的时刻，确定与待使用电流峰值相对应的第二时刻；基于第一时刻和第二时刻之间的待确定时间差，确定待检测三相电路相对应的电路故障方向。

也就是说，在本技术方案中，记录到达待使用电压峰值的第一时刻，以及到达待使用电流峰值的第二时刻，并根据两者之间的时间差值得到待确定时间差，以根据待确定时间差确定待检测三相电路的电路故障方向。

示例性地，第一时刻为第5秒，第二时刻为6秒，则待确定时间差为1秒。在根据待确定时间差确定电路故障方向时，可以根据预设时间差与待确定时间差之间的大小关系进行确定。具体的，基于第一时刻和第二时刻之间的待确定时间差，确定待检测三相电路相对应的电路故障方向，包括：确定待确定时间差是否小于预设时间差；若是，则确定电路故障方向为正向故障方向；若否，则确定电路故障方向为反向故障方向。

其中，以母线流向待检测三相电路的方向为正向故障方向。反向故障方向与正向故障方向相反。

或者，也可以根据待确定时间差的正负进行电路故障方向。也就是说，待确定时间差可以为正，也可以为负，且待确定时间差的正负表示电路故障方向。具体的，可以将待确定时间差的正值作为正向故障方向，相应的，将待确定时间差的负值确定为反向故障方向。

可选的，基于电路故障方向进行故障定位，包括：若待检测三相电路的数量为一个，则基于电路故障方向确定待检测三相电路所在线路的第一目标故障位置；若待检测三相电路的数量为多个，则基于各待检测三相电路的电路故障方向，共同确定所在线路的第二目标故障位置；其中，各待检测三相电路同属一条线路。

在本技术方案中，在配电网中的同一条线路中可以包括至少一个待检测三相电路。若待检测三相电路的数量为一个，则根据待确定时间差可以确定待检测三相电路中的电路故障方向，并根据电路故障方向确定待检测三相电路中的第一目标故障位置。需要说明的是，在本技术方案中，第一目标位置指的是宽泛的故障位置。举例来说，待检测三相电路安装于配电网距离1000米的位置，若根据待确定时间差确定电路故障方向为反向故障方向，即，从待检测三相电路流向配电网的母线的方向。由此可知，第一目标故障位置在配电网与待检测三相电路之间，也就是说，第一目标故障位置包括配电网到待检测三相电路之间的1000米区域内的位置。换句话说，本技术方案中的第一目标故障位置和第二目标故障位置不是具体的故障位置，而是根据电路故障方向确定的故障位置范围。

若在配电网的同一条线路中包括多个待检测三相电路，如在该线路中依次分布着待检测三相电路A、待检测三相电路B和待检测三相电路C，每个待检测三相电路对应一个待确定时间差，且根据各待确定时间差可以确定相应的电路故障方向。若基于待检测三相电路A的待确定时间差确定的电路故障方向为反向电路故障，基于待检测三相电路B的待确定时间差确定的电路故障方向为反向电路故障，基于待检测三相电路C的待确定时间差确定的电路故障方向为正向电路故障，则可以确定第二目标故障位置在待检测三相电路B和待检测三相电路C之间。

本实施例的技术方案，针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电压进行计算，可以得到当前相电路对应的电压正序分量，同时，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电流进行计算，可以得到当前相电路对应的电流正序分量。进一步的，分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值，通过分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学滤波处理，以便更加容易得到当前相电路对应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位，根据到达待使用电压峰值的第一时刻和到达待使用电流峰值的第二时刻之间的差值，可以得到待确定时间差，根据待确定时间差与预设时间差之间的大小关系可以确定待检测三相电路所在线路的电路故障方向，以根据电路故障方向进行电路故障定位。解决了检测配电网的电路故障时容易受到环境因素影响，导致电路故障检测不准确或检测速度慢的问题，取到了快速并准确的对配电网中的电路故障进行检测，并根据电路故障方向进行电路故障定位的效果。

实施例二

在一个具体的例子中，如图2所示，以配电网作为一个智能终端，对配电中中的待检测三相电路进行电气量采集，如，对待检测三相电路的各项电路进行电压采集，得到第一电压、第二电压和第三电压，进一步的，基于瞬时对称分量法提取待检测三相电路中的任意一相电路(即，当前相电路)对应的正序故障分量(即，电压正序分量)。相类似的，对待检测三相电路进行和电流采集，得到第一电流、第二电流和第三电流，进一步的，基于瞬时对称分量法提取待检测三相电路中的任意一相电路对应的正序故障分量(即，电流正序分量)。基于数学形态法对电压正序分量进行处理，得到第一电压正序分量，并对第一电压正序分量进行峰值检测，得到待使用电压峰值，并确定到达待使用电压峰值的第一时刻t

为了更加清楚地介绍本技术方案，先对本技术方案的应用场景进行简单介绍，相比于高压输电线路，低压配电网的节点分布、拓扑结构以及运行方式等存在着较大差异，因而配备有大量的检测和控制设备，数据量随着电网发展的发展也呈现持续爆发的趋势，一条分支的单日电气量已达TB级别，给中央主站的调度带来了不小的挑战。部署于配电台区的边缘终端可有效降低中央控制点的运维负担，提供大数据量、快速响应的分布式信息计算服务方式，以满足故障诊断的快速响应需求。配电网台区的总体架构如图3所示，整体架构包括台区物理网架、无功补偿装置、配电网关(具备配置故障方向判断应用功能的边缘终端)和保护开关等设备。其中，配电网关可以安装在智能配电站、智能开关站、台架内智能台区的本地监控设备中，并且具有站端传感、计量等装置数据汇集、处理、远传功能及站室设备的智能联动等功能。同时，还可以将处理后的状态信息通过标准规约上传物联网平台，执行本地指令控制，对相关的检测数据、告警数据及文件数据进行本地存储。作为配电台区数据监测及处理的中心，边缘终端采用安全自主可控的国产工业级双核芯片，配电网关部署基于轻量化的Linux容器技术，支持各类App灵活配置，满足边缘计算的平台需求，具备配置和扩展基于“微服务”的各类故障方向判断应用功能，实现配电网关软件应用服务独立开发、独立部署和横向独立拓展的定制化需求。简而言之，配电网具备基本交流模拟量采集和分析计算功能，可采集包括三相电压和三相电流在内的各种电气量，同时具备扩展配置序分量数据处理的能力，从而判断出故障方向。

随着边缘终端的发展，基于序分量的继电保护在电力系统中得到了更好的研究与发展。应用序分量的保护方案与系统电势无关，可以很好的适用于复杂配电网当中，此外又由于正序分量在任何故障类型下均存在，利用正序分量可以能反应各种短路情况的属性，可以选取正序分量作为确定电路故障方向的依据。

由线性数学计算可知三个不对称的相量，可以唯一地分解为三组对称的相量(分量)。因此，在线性电路中，系统发生不对称短路时，将网络中出现的三相不对称的电压和电流，分解为正序分量、负序分量和零序序分量三组对称分量，分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来。这种分析不对称三相电路的方法叫对称分量法。电力系统采用对称分量法分析亦可分为正序分量、负序分量和零序序分量。任意一组不对称的三相正弦电压或电流相量都可以分解成三相对称的分量，一组是正序分量，用下标“1”表示，相序与原不对称正弦量的相序一致，即A-B-C的次序，各相位互差120°；一组是负序分量，用下标“2”表示，相序与原正弦量相反，即A-C-B，相位间也差120°；另一组是零序分量，用下标“0”，表示三相的相位相同。在电力系统发生不同故障时，所对应的分量如下：三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序分量；单相接地故障时候，系统有正序分量、负序和零序分量；两相短路故障时候，系统有正序分量和负序分量；两相短路接地故障时，系统有正序分量、负序和零序分量。也就是说，无论系统处于哪种状态下都含有正序分量，故选取正序分量作为后续检测电路故障的依据。

本技术方案通过对待检测三相电路中的电压正序分量和电流正序分量，对待检测三相电路所在线路进行故障检测以及故障定位。

具体的，在基于瞬时对称分量计算与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量时的过程相类似，在此以确定当前相电路的电流正序分量为例。具体的，瞬时对称分量法可通过以下公式描述：

其中，i

进一步的，通过移相算子S

其中，i

或者，还可以表示为以下形式：

其中，i

基于上述过程，可确定与待检测三相电路相对应的电流正序分量、电流负序分量和电流零序分量，相类似的，基上述相同的步骤，可以确定待检测三相电路的电压正序分量、电压负序分量和电压零序分量。在本技术方案中，主要根据电流正序分量和电压正序分量对待检测三相电路所在线路进行故障检测。

进一步的，在得到电压正序分量和电流正序分量后，基于数学形态法对电压正序分量进行处理，得到第一电压正序分量，并对第一电压正序分量进行峰值检测，得到待使用电压峰值，并确定到达待使用电压峰值的第一时刻t

具体的，数学形态学中的开运算是对信号的一种非扩张性运算，可使目标信号轮廓光滑，去掉毛刺以抑制信号中的峰值噪声。序列f(n)关于g(n)的开运算如下所示：

其中，

因此，利用原始信号减去其做过开运算的结果，便可以得到峰值点出现的标记点，即Top-Hat算子O

在数学形态学运算中，结构元素的形状和大小对信号处理结果有较大影响。结合电力系统的信号特点以及简化程序资源的需要，选取直线形结构元素(即，第一结构元素或第二结构元素)，且与水平方向成0°，进行噪声消除时既能保持信号的形状，又能较大限度地消除毛刺形状的噪声。对提取出来的三相电流和三相电压进行形态学波峰检测，应用数学形态学Top-Hat算子检测某相的电流和电压，确定相应的峰值点，即，得到待使用电压峰值u(t)和待使用电流峰值i(t)。进一步的，确定达到待使用电压峰值的第一时刻t

具体的，电压和电流波形工频周期均为0.02s，根据功率传输理论，当电压正序分量和电流正序分量的相位差的绝对值不超过90°，参见图4，即待使用电压峰值对应的第一时刻，以及和待使用电流峰值对应的第二时刻之间的待确定时间差的绝对值小于0.005s时，认为故障方向为正向故障方向(母线流向线路为正方向)，参见图5。当电压正序分量和电流正序分量相位差的绝对值大于90°，参见图6，即正序电压、电流峰值时间差的绝对值大于0.005s时，认为故障方向为反向故障方向(线路流向母线为反方向)，参见图7。具体的，如下式所示：

|t

其中，t

其中，预设时间差的单位为秒。

进一步的，根据电路故障方向可以确定待检测三相电路所在线路的电路故障位置。

需要说明的是，在本技术方案中，基于待确定时间差和预设时间差的大小关系确定电路故障方向时，待确定时间差与预设时间差相等时可以归属于正向电路故障或反向电路故障，具体的可以根据实际情况确定，在此不做具体限定。

本实施例的技术方案，针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电压进行计算，可以得到当前相电路对应的电压正序分量，同时，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电流进行计算，可以得到当前相电路对应的电流正序分量。进一步的，分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值，通过分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学滤波处理，以便更加容易得到当前相电路对应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位，根据到达待使用电压峰值的第一时刻和到达待使用电流峰值的第二时刻之间的差值，可以得到待确定时间差，根据待确定时间差与预设时间差之间的大小关系可以确定待检测三相电路所在线路的电路故障方向，以根据电路故障方向进行电路故障定位。解决了检测配电网的电路故障时容易受到环境因素影响，导致电路故障检测不准确或检测速度慢的问题，取到了快速并准确的对配电网中的电路故障进行检测，并根据电路故障方向进行电路故障定位的效果。

实施例三

图8为本发明实施例三提供的一种电路故障定位装置的结构示意图。如图8所示，该装置包括：正序分量确定模块210、峰值确定模块220和故障定位模块230。

其中，正序分量确定模块210，用于针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量；其中，当前相电路为待检测三相电路中的任意一相电路；

峰值确定模块220，用于分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值；

故障定位模块230，用于根据待使用电压峰值和待使用电流峰值，确定与待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于电路故障方向进行故障定位。

本实施例的技术方案，针对待检测三相电路中的各相电路，确定与当前相电路相对应的电压正序分量和电流正序分量，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电压进行计算，可以得到当前相电路对应的电压正序分量，同时，基于瞬时对称分量法对待检测三相电路中各相电路的电流进行计算，可以得到当前相电路对应的电流正序分量。进一步的，分别对所述电压正序分量和所述电流正序分量进行形态学处理，得到相应的待使用电压峰值和待使用电流峰值，通过分别对电压正序分量和电流正序分量进行形态学滤波处理，以便更加容易得到当前相电路对应的待使用电压峰值和待使用电流峰值。根据所述待使用电压峰值和所述待使用电流峰值，确定与所述待检测三相电路相对应的电路故障方向，以基于所述电路故障方向进行故障定位，根据到达待使用电压峰值的第一时刻和到达待使用电流峰值的第二时刻之间的差值，可以得到待确定时间差，根据待确定时间差与预设时间差之间的大小关系可以确定待检测三相电路所在线路的电路故障方向，以根据电路故障方向进行电路故障定位。解决了检测配电网的电路故障时容易受到环境因素影响，导致电路故障检测不准确或检测速度慢的问题，取到了快速并准确的对配电网中的电路故障进行检测，并根据电路故障方向进行电路故障定位的效果。

可选的，正序分量确定模块包括：电压确定单元，用于分别待检测三相电路中的各相电路进行电压采集，得到第一电压、第二电压和第三电压；

电流确定单元，用于分别对待检测三相电路中的各相电路进行电流采集，得到第一电流、第二电流和第三电流；

正序分量确定单元，用于基于第一电压、第二电压和第三电压，得到与当前相电路相对应的电压正序分量，以及基于第一电流、第二电流和第三电流，得到与当前相电路相对应的电流正序分量。

可选的，正序分量确定单元包括：电压正序分量确定子单元，用于基于瞬时对称分量法，第一电压、第二电压和第三电压进行正序分量提取，得到与当前相电路相对应的电压正序分量；并

电流正序分量确定子单元，用于基于瞬时对称分量法，第一电流、第二电流和第三电流进行正序分量提取，得到与当前相电路相对应的电流正序分量。

可选的，峰值确定模块包括：电压峰值确定单元，用于基于预先设置的第一结构元素，对电压正序分量进行形态学滤波处理，得到第一电压正序分量，并根据第一电压正序分量的峰值得到待使用电压峰值；

电流峰值确定单元，用于基于预先设置的第二结构元素，对电流正序分量进行形态学滤波处理，得到第一电流正序分量，并根据第一电流正序分量的峰值得到待使用电流峰值。

可选的，故障定位模块包括：第一时刻确定单元，用于根据待使用电压到达电压峰值的时刻，确定与待使用电压峰值相对应的第一时刻；

第二时刻确定单元，用于根据待使用电流到达电流峰值的时刻，确定与待使用电流峰值相对应的第二时刻；

电路故障方向确定单元，用于基于第一时刻和第二时刻之间的待确定时间差，确定待检测三相电路相对应的电路故障方向。

可选的，电路故障方向确定单元包括：时长判断子单元，用于确定待确定时间差是否小于预设时间差；

正向故障方向确定子单元，用于若是，则确定电路故障方向为正向故障方向；其中，以母线流向待检测三相电路的方向为正向故障方向；

反向故障方向确定子单元，用于若否，则确定电路故障方向为反向故障方向；其中，反向故障方向与正向故障方向相反。

可选的，故障定位模块包括：第一目标故障位置确定单元，用于若待检测三相电路的数量为一个，则基于电路故障方向确定待检测三相电路所在线路的第一目标故障位置；

第二目标故障位置确定单元，用于若待检测三相电路的数量为多个，则基于各待检测三相电路的电路故障方向，共同确定所在线路的第二目标故障位置；其中，各待检测三相电路同属一条线路。

本发明实施例所提供的电路故障定位装置可执行本发明任意实施例所提供的电路故障定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图9示出了本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图9所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如电路故障定位方法。

在一些实施例中，电路故障定位方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的电路故障定位方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行电路故障定位方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的电路故障定位方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。