一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电压和电流数据；S2，对上述三相线路的电压和电流数据进行处理，获得三相线路的电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；以及S4，根据所述三相线路的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种架空线路故障检测方法，尤其涉及一种单相接地故障检测方法。
技术介绍
随着对配网监控的需求日益增多，对单相接地故障的定位要求越来越高。现有的接地故障指示器，通过判断接地瞬间暂态电流首半波的相位、大小和系统的五次谐波值，来判定单相接地故障是否发生，但这些方法准确度不高、系统复杂或成本比较高。检测单相接地故障的最有效的办法是检测是否有零序电流产生，而对于架空线路而言，基于现有的一般测量仪器，测量线路中的零序电流准确度不高，其中测试动态相电流、电压和相位同步的值都会不精确，会有一定的误差，数据误差导致系统计算出的零序电流的有效值和相位会比线路中实际零序电流的有效值和相位大很多。另一种情况是实际线路中是三相电流平衡，由于传感器测量带来的数据误差计算出有零序电流产生，使得测量仪器不精确导致的测得结果计算出有零序电流产生而出现系统误判断和误保护情况。这显然在配网监控中是不可取的。在配网线路较长和负荷较小的情况下，零序电流很小，通过传统一般的测量仪器很难准确的检测是否有零序电流的产生，从而无法准确有效的判断单相接地故障的位置。
技术实现思路
为了能够准确、快速、低成本的测量架空线路的故障及位置，本专利技术提供了一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法。本专利技术实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电流和电压数据；S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得三相线路的电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。本专利技术实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法具有以下有益效果：可以在现有一般测量仪器测试动态相电流、相电压或同步不精确而无法判断是否有零序电流的情况下，通过本专利技术方法可以快速判断是否有单相接地故障；可以为电网节约成本，不需要价格高昂、测量准确度非常高、体积庞大、重量重的仪器设备来检测线路中的零序电流；双重判断依据，使得判断结果更准确。通过零序电流测量来进行单相接地故障判断的同时，利用单相电压的数据突变作为辅助判据，可以大幅度提高单相接地故障定位检测的准确度，使抢修人员快速定位故障点；系统具有实时置零功能。如果通过双重依据判断出无故障情况下，系统会自动将计算的零序电流实时置零，这样可以提高下一次系统判断线路零序电流的准确性，也可以有效的降低因为外界和传感器自身干扰带来的误报警。附图说明图1为本专利技术的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法中的传感器和数据后台计算系统的通信关系图。图2为本专利技术的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法的流程图。主要元件符号说明无如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的阐述，参照附图。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。请参见图1-2，本专利技术实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电流和电压数据；S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得三相线路电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；以及S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。步骤S1中，所述三相线路是指三相交流电接出来的线路，三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。可以采用A、B、C来表示三相交流电的三个相，称为A相、B相、C相。本专利技术的方法适用于现有技术中的中性点非接地系统的三相线路。在步骤S1中，可以在配网三相线路的A相线路、B相线路、C相线路上分别设置有多个传感器，来测量上述三相线路不同位置各个相的电流和电压信号。测得的电流和电压信号可以同步传送到数据后台计算系统。可以理解上述传感器包括现有技术中的各种传感器，同步传输数据的方式也不限，可以是有线或者无线的形式传输。本实施例中，所述传感器在测量到三相线路的各相的电流和电压信号后，并将模拟信号转换为数字信号以供后续处理使用。这时由于传感器本身测试精确度的问题，可能会出现误差，本专利技术的技术方案可以通过后面的步骤修正误差。步骤S2中，数据后台计算系统已经通过步骤S1获得了三相线路各相(A、B、C)的电压和电流数据。对三相线路的电流数据进行傅立叶变换后，获得三相电流的矢量值，利用公式，并根据三相电流平衡系数通过计算得出所述三相线路当前的实时零序电流的有效值和相位，为三相电流矢量的实部，为三相电流矢量的虚部，为三相电流平衡系数，若三相电流矢量和为0，则没有零序电流产生。对所述三相线路的电压数据进行傅立叶变换后，获得三相电压的矢量值，利用公式计算出所述三相线路当前的实时零序电压的有效值和相位，为三相电压矢量的实部，为三相电压矢量的虚部，将计算后的数据存储作为后续判定依据。若该步骤中的没有零序电流产生，则没有单相接地故障发生，系统会自动将计算的零序电流实时矫正置零。步骤S2中，在没有单相接地故障发生的情况下，三相电流平衡，计算出三相电流的平衡系数，根据平衡系数矫正三相电流平衡时的零序电流，防止外界和自身干扰产生零序电流造成误报警。计算方法为：令三相电流的矢量和为零，则得到公式，为三相电流矢量的实部，为三相电流矢量的虚部，为平衡系数，以A相为平衡基准，则=1，公式变为，通过矩阵，根据实时采集到的三相电流数据，计算得出平衡系数，根据平衡系数矫正三相电流平衡时的零序电流，防止外界和自身干扰产生零序电流造成误报警。步骤S3中，数据后台计算系统里标定被认为是单相接地故障发生的单相电压阀值VF，此阀值VF可以根据不同的配网系统进行动态设置。本实施例中，该单相电压阀值VF=0.5×VX，VX为当前配网系统的单相线路电压。如果步骤S2的结果得出产生了零序电流，也可能是由于测量仪器误差引起的。这时就需将步骤2中测试的三相线路中的每相电压值该单相电压阀值进行比较，如果没有单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则所述数据后台计算系统认为没有单项接地故障发生；如果出现了单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则所述数据后台计算系统认为有单相接地故障发生,而电压数据低于设定的单相电压阀值的相则被认为是发生了单相接地故障的相。步骤S4中，数据后台计算系统根据故障位置前后，所测量的零序电流和零序电压的相位关系来确定故障点的位置，故障点前，也就是非故障线路上的零序电流相位超前零序电压相位90°，故障点后，也就是故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位90°。本专利技术实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法可以在现有一般测量仪器测试动态相电流、相电压或同步不精确而无法判断是否有零序电流的情况下，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法,其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电流和电压数据；S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得该三相线路电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流数据和零序电压的相位关系来判断故障发生的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法,其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电流和电压数据；S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得该三相线路电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流数据和零序电压的相位关系来判断故障发生的位置。2.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述三相线路为中性点非接地系统的三相线路。3.如权利要求2所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S1采用在所述三相线路的A相线路、B相线路、C相线路上分别设置多个传感器，来测量该三相线路不同位置各个相的电流信号和电压信号。4.如权利要求3所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述三相线路的实时零序电流的有效值和相位通过公式计算，其中，为三相电流矢量的实部，为三相电流矢量的虚部，为平衡系数，若三相电流矢量和为0，则没有零序电流产生。5.如权利要求4所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述三相线路的实时零序电压的有效值和相位利用公式计算，其中为三相电压矢量的实部，为三相电压矢量的虚部。6.如权利要求4所述的基于零序电流测量的架空线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贵新，张东波，谢宏，秦江斌，
申请(专利权)人：张家港智电电工高技术研究所有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32