输电线路故障检测方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种输电线路故障检测方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

故障定位系统是一种简易型的配电自动化系统，该系统集成了现代故障指示器技术、GSM(Global System forMobile Communications，全球移动通信系统)通信技术和分布式技术，形成了一套自动高效的故障检测及定位系统，主要用于配电系统各种故障的检测和定位，包括相间短路和单相接地故障。

在故障发生时，智能故障定位系统的主站与现场大量的故障检测点相配合，在故障发生后的几分钟内即可在主站通过故障定位策略给出故障源信息，并且以短信告警的形式通知相关值班人员，帮助维修人员迅速赶赴现场，隔离故障段，恢复正常供电。

在现有电力系统中应用的故障指示定位系统，对于故障无法做到完全准确的判断，会存在误判的情况。因此，亟需一种能提高输电线路故障检测准确率的方法。

发明内容

本发明提供一种输电线路故障检测方法、系统、设备及存储介质，其主要目的在于减少输电线路故障检测误判的情况，有效提高故障检测的准确率。

第一方面，本发明实施例提供一种输电线路故障检测方法，包括：

根据接收到的故障遥信信号确定备选故障指示器，读取所述备选故障指示器采集的故障录波信号，所述故障录波信号包括检测点对应的暂态零序电流信号；

根据所述故障录波信号，提取故障线路中第一检测点对应的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点对应的暂态零序电流信号，所述故障线路和所述非故障线路根据所述故障遥信信号确定；

根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障。

进一步地，所述根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障，包括：

根据所述故障线路上相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第一相似值；

根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第二相似值；

根据所述第一相似值和所述第二相似值，判断所述输电线路是否发生故障。

进一步地，所述根据所述故障线路上相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第一相似值，包括：

根据所述相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号、所述暂态零序电流信号对应的采样序列和所述采样序列的电流值数量，计算出所述第一相似值。

进一步地，所述根据所述第一相邻检测点对应的暂态零序电流信号、所述暂态零序电流信号对应的采样序列和所述采样序列的电流值数量，计算出所述第一相似值，通过如下公式计算得到：

其中，ρ表示所述第一相似值，i

进一步地，所述根据所述第一相似值和所述第二相似值，判断所述输电线路是否发生故障，包括：

若所述第一相似值大于第一预设阈值，且所述第二相似值小于第二预设阈值，则判断所述输电线路发生故障；

否则，判断所述输电线路未发生故障。

进一步地，所述判断所述输电线路是否发生故障，之后还包括：

若判断所述输电线路发生故障，则根据所述备选故障指示器和预设关系拓扑文件，确定所述输电线路中的故障位置；

其中，所述预设关系拓扑文件以输电站或者源头变压器作为起始节点，以配电变压器作为干路节点，以故障指示器为子节点，结合所述输电线路和区域名称形成关系拓扑结构，通过矢量线路连接所述起始节点和所述干路节点，并使用SVG格式保存。

进一步地，所述确定所述输电线路中的故障位置，之后还包括：

判断所述故障位置所处的区域风险等级；

并根据所述区域风险等级采取的响应措施。

第二方面，本发明实施例提供一种输电线路故障检测系统，包括：

接收模块，用于根据接收到的故障遥信信号确定备选故障指示器，读取所述备选故障指示器采集的故障录波信号，所述故障录波信号包括检测点对应的暂态零序电流信号；

确定模块，用于根据所述故障录波信号，提取故障线路中第一检测点对应的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点对应的暂态零序电流信号，所述故障线路和所述非故障线路根据所述故障遥信信号确定；

检测模块，用于根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述输电线路故障检测方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述输电线路故障检测方法的步骤。

本发明提出的一种输电线路故障检测方法、系统、设备及存储介质，在接收到备选故障指示器发送的故障遥信信号后，为了提高故障检测准确率，再次读取备选故障指示器采集的故障录波信号，根据采集到的故障录波信号提取故障线路和非故障线路的暂态零序电流信号，最后根据提取的暂态零序电流信号，再次判断输电线路是否发生故障。本发明实施例中通过两次判断可以提高故障检测的准确率，降低误判概率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种输电线路故障检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的故障线路和非故障线路上故障录波信号规律示意图；

图3为本发明实施例提供的一种输电线路故障检测系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性地，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中，至少一个是指一个或多个；多个，是指两个或两个以上。在本申请的描述中，“第一”、“第二”、“第三”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书中描述的参考“一种实施方式”或“一些实施方式”等意味着在本申请的一个或多个实施方式中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

输电线路故障检测与定位对电力系统的安全经济运行具有重要的意义，各个电力公司及终端设备厂家为实现输电线路故障定位，分析基于电压行波法的输电线路故障定位，提出了故障定位系统的总体设计方案，采用消除双端非同步采集误差的全球定位系统同步时钟模块以及数据采集系统，并通过波形相关分析算法提取行波到达线路两端检测点的时间差，以提高故障定位系统对输电线路的故障定位的精度，降低故障误判的情况。

但是现有方法对提高输电线路故障检测精度准确率是有限的，依然会经常出现误判的情况，针对该问题，本发明实施例为了减少电力系统中输电线路故障定位的误判现象，通过回读故障遥信信号和故障录波信号，结合相关算法对已经发生的故障进行二次故障判断。如果发现有故障误判，则通过远程故障复位的形式在段时间内恢复，减少现场巡检的过程。

本发明实施例针对录波型故障定位系统，该录波型故障定位系统包括主站和故障指示器，故障指示器一般为多个，输电线路中每条线路会配备多个故障指示器，具体数量根据线路长度确定。一般地，线路上有分支、变压器或者开关等位置会安装一个故障指示器，或者该线路上每间隔一定距离安装一个故障指示器。

如果故障指示器监控的线路异常，故障指示器会根据线路上异常电流或者异常电压判断发生故障，并将故障遥信信号和故障录波信号发送给主站，主站根据接收到的故障遥信信号和故障录波信号进行相应判断和操作。但是，在实际实施过程中，由于现场输电线路回路复杂或者当时现场气候恶劣，有些时候会存在故障录波信号不全或者没有及时将故障录波信号上传给主站，即有部分故障指示器只向主站发送了故障遥信信号，而没有发送故障录波信号，当存在多个故障指示器上报故障信息且故障录波数据不全的时候，就很容易对故障定位产生误判，生成错误的故障定位信息，提高了故障误判的概率。

需要说明的是，故障遥信信号包括接地信号、短路信号和过流信号等，故障录波信号主要包括监测线路的电流、电压、功率等信号。

还需要说明的是，主站是指计量自动化主站，用于采集故障指示器采集的各种电能数据，并进行数据交互，本发明实施例中的执行主体为主站。

针对上述问题，图1为本发明实施例提供的一种输电线路故障检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

S110，根据接收到的故障遥信信号确定备选故障指示器，读取所述备选故障指示器采集的故障录波信号，所述故障录波信号包括检测点对应的暂态零序电流信号；

当故障指示器监测到线路，故障指示器会向主站发送故障遥信信号和故障录波信号，本发明实施例中获取主站接收到的故障遥信信号，将接收到故障遥信信号对应的故障指示器称为备选故障指示器，为了避免有些故障指示器漏发故障录波信号，对于每个备选故障指示器，再次回读备选故障指示器采集的故障录波信号，该故障录波信号中包括检测点处的暂态零序电流信号。

需要说明的是，暂态零序电流信号是指变压器三相电流不平衡时，产生的零序电流，当变压器出现短路或断路等暂态情况时，会产生一个瞬间的零序电流，这个电流会经过变压器的高压侧和低压侧同时流通。

还需要说明的是，检测点可以是输电线路中预先设置的，即采集输电线路上预先设置的某个位置的电流、电压和功率作为故障录波信号；可以将故障指示器所在位置直接作为检测点，具体可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做具体限定。本发明实施例中以故障指示器为例进行说明。

S120，根据所述故障录波信号，提取故障线路中第一检测点对应的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点对应的暂态零序电流信号，所述故障线路和所述非故障线路根据所述故障遥信信号确定；

根据接收到的故障遥信信号，初步判断输电线路中故障线路的范围和非故障线路的范围，然后根据读取的故障录波信号，提取出故障线路中每个第一检测点对应的暂态零序电流信号，并提取出非故障线路中每个第二检测点对应的暂态零序电流信号。

需要说明的是，对于故障线路上每一备选故障指示器，根据该备选故障指示器发送的故障录波信号，提取出故障线路上的暂态零序电流信号，或者，对于非故障线路上每一备选故障指示器，根据该备选故障指示器发送的故障录波信号，提取出非故障线路上的暂态零序电流信号。

S130，根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障。

经过分析发现，故障线路中第一检测点的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点的暂态零序电流信号符合一定规律，本发明实施例中通过判断实际采集的故障线路中第一检测点的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点的暂态零序电流信号是否符合该规律，来再次判断输电线路是否发生故障，并将该再次判断的结果作为故障检测的最终结果。

进一步说明的是，为了实现本申请技术效果，检测点作为输电线路中预先设置的，故障线路的检测点与非故障线路的检测点是基于相同位置对应设置的；检测点包括第一检测点和第二检测点，故障线路的检测点作为第一检测点，非故障线路的检测点作为第二检测点，第一检测点和第二检测点一一对应。

进一步说明的是，检测点可以是输电线路中预先设置的，故障线路的第一检测点与非故障线路的第二检测点可以是不同的，也可以是相同的。

本发明实施例中，可以根据第一检测点的暂态零序电流信号和第二检测点的暂态零序电流信号之间的相似程度，来再次判断输电线路是否发生故障。具体可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做具体限定。

本发明实施例中判断输电线路是否发生故障，是分别对每个备选故障指示器进行判断，判断每个备选故障指示器监控的线路是否发生故障，通过每个备选故障指示器的判断结果，最后整体判断该输电线路是否发生故障。

本发明提出的一种输电线路故障检测方法，在接收到备选故障指示器发送的故障遥信信号后，为了提高故障检测准确率，再次读取备选故障指示器采集的故障录波信号，根据采集到的故障录波信号提取故障线路和非故障线路的暂态零序电流信号，最后根据提取的暂态零序电流信号，再次判断输电线路是否发生故障。本发明实施例中通过两次判断可以提高故障检测的准确率，降低误判概率。

在一些实施例中，所述根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障，包括：

根据所述故障线路上相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第一相似值；

根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第二相似值；

根据所述第一相似值和所述第二相似值，判断所述输电线路是否发生故障。

进一步的，根据相邻的两个第一检测点确定对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第一相似值。图2为本发明实施例提供的故障线路和非故障线路上故障录波信号规律示意图，如图2所示，通过分析发现，故障线路上的暂态零序电流信号和非故障线路上的暂态零序电流信号具有一定的规律，通过该规律可以判断输电线路是否发生故障。具体地，对于故障线路上两个相邻的第一检测点，该相邻第一检测点的暂态零序电流信号是相似的，因此获取该两个相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号，计算两个相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似度，得到第一相似值；对于非故障线路，该非故障线路对应的暂态零序电流信号与故障线路对应的暂态零序电流信号是不同的，因此计算非故障线路对应的暂态零序电流信号与故障线路对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第二相似值。

需要说明的是，相似程度的计算方法可以利用相关系数算法计算得到，也可以利用余弦相似度算法计算得到，具体可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做具体限定。

作为一种实施方式，所述根据所述故障线路上相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号之间的相似程度，得到第一相似值，包括：

根据所述相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号、所述暂态零序电流信号对应的采样序列和所述采样序列的电流值数量，计算出所述第一相似值。

作为一种示例，通过如下公式计算得到第一相似值：

其中，ρ表示所述第一相似值，i

按照同样的方法计算出第二相似值，在具体计算过程中，可以计算故障线路上任一个第一检测点的暂态零序电流信号与非故障线路上任一个第二检测点的暂态零序电流信号之间的相似程度，将故障线路上该第一检测点的暂态零序电流信号和非故障线路上该第二检测点的暂态零序电流信分别作为i

作为一种实施方式，所述根据所述第一相似值和所述第二相似值，判断所述输电线路是否发生故障，包括：

若所述第一相似值大于第一预设阈值，且所述第二相似值小于第二预设阈值，则判断所述输电线路发生故障；

否则，判断所述输电线路未发生故障。

本发明实施例中根据第一相似值和第二相似值，判断输电线路是否发生故障，具体可以是，比较第一相似值和第一预设阈值的大小，如果第一相似值大于第一预设阈值，说明故障线路上相邻第一检测点对应的暂态零序电流信号是相似的，符合规律；同时，比较第二相似值和第二预设阈值的大小，如果第二相似值小于第二预设阈值，说明故障线路上的暂态零序电流信号和非故障线路上的暂态零序电流信号是不相似的，符合规律。因此，在第一相似值大于第一预设阈值且第二相似值小于第二预设阈值的情况下，可以确定输电线路发生了故障，即备选故障指示器监控的线路发生了故障。

如果上述两个条件中至少有一个条件不满足，即第一相似值小于第一预设阈值和/或第二相似值大于第二预设阈值，这种情况下说明备选故障指示器监控的线路没有发生故障。

需要说明的是，第一预设阈值和第二预设阈值可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做具体限定。

在一些实时例中，所述判断所述输电线路是否发生故障，之后还包括：

若判断所述输电线路发生故障，则根据所述备选故障指示器和预设关系拓扑文件，确定所述输电线路中的故障位置；

其中，所述预设关系拓扑文件以输电站或者源头变压器作为起始节点，以配电变压器作为干路节点，以故障指示器为子节点，结合所述输电线路和区域名称形成关系拓扑结构，通过矢量线路连接所述起始节点和所述干路节点，并使用SVG(Scalable VectorGraphics，可缩放的矢量图形)格式保存。

本发明实施例中确定输电线路发生故障之后，还需要定位故障位置。本发明实施例中通过预设关系拓扑文件来表示录波型故障定位系统的结构，具体地，以配电变压器作为干路节点，以故障指示器为子节点，以输电线路和区域名称为相关节点，形成关系拓扑结构，通过矢量线路连接起始节点、干路节点和相关节点，并使用SVG格式保存。

当需要确定故障位置时，确定相应备选故障指示器在预设关系拓扑文件中的位置，从而确定故障的实际位置，方便后续相关工作人员对故障进行处理。

本发明实施例通过二次判断确定输电线路中是否发生故障后，再结合预设关系拓扑文件，确定输电线路中故障的实际位置，从而方便工作人员对故障进行定位。

在一些实施例中，所述确定所述输电线路中的故障位置，之后还包括：

判断所述故障位置所处的区域风险等级；

并根据所述区域风险等级采取的响应措施。

本发明实施例中在确定故障位置之后，需要采取相应的响应措施，在此之前，需要先对整个区域进行风险等级分类，首先将风险按等级分为低、中、高三类，每一类的风险系数基础值设置为第一风险系数、第二风险系数和第三风险系数，并且风险类型分为线路风险、区域风险及发生风险。

本发明实施例中第一风险系数、第二风险系数和第三风险系数可以根据实际情况进行确定，本发明实施例对此不做具体限定。举例地，第一风险系数、第二风险系数和第三风险系数分别为10、30和70。

在具体确定风险等级的过程中，从故障位置输电线路的复杂度、故障位置现场环境的复杂度和已发生故障次数来确定风险等级，如果该故障位置处于高风险等级，则立马安排相关工作人员进行巡检，采取相应修复措施；如果该故障位置处于中风险地区，则可以电话通知相关工作人员，等待空闲时间进行修复；如果该故障位置处于低风险地区，很有可能是发生了故障误判，则通过远程故障复位的形式在段时间内恢复，减少现场巡检的过程。

本发明实施例通过对故障进行风险等级分类，不同风险等级的故障采取不同的响应措施，可以减少现场巡检所需要的人力物力。

图3为本发明实施例提供的一种输电线路故障检测系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括接收模块310、确定模块320和检测模块330，其中：

接收模块310用于根据接收到的故障遥信信号确定备选故障指示器，读取所述备选故障指示器采集的故障录波信号，所述故障录波信号包括检测点对应的暂态零序电流信号；

确定模块320用于根据所述故障录波信号，提取故障线路中第一检测点对应的暂态零序电流信号和非故障线路中第二检测点对应的暂态零序电流信号，所述故障线路和所述非故障线路根据所述故障遥信信号确定；

检测模块330用于根据所述第一检测点对应的暂态零序电流信号和所述第二检测点对应的暂态零序电流信号，判断所述输电线路是否发生故障。

本实施例为与上述方法对应的系统实施例，具体实施过程与上述方法实施例相同，详情可以参考上述方法实施例，本系统实施例对此不再具体限定。

上述输电线路故障检测系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

图4为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括计算机存储介质、内存储器。该计算机存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为计算机存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储执行输电线路故障检测方法过程中生成或获取的数据，如故障遥信信号、故障录波信号等。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种输电线路故障检测方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的输电线路故障检测方法的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现输电线路故障检测系统这一实施例中的各模块/单元的功能。

在一实施例中，提供一计算机存储介质，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中输电线路故障检测方法的步骤。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述输电线路故障检测系统这一实施例中的各模块/单元的功能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。