基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了配电网单相接地故障检测方法及系统。方法包括步骤：S1,采集并检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；S2，采集并检查相电流第二过零点并记录第二过零时标；S3,将第一过零时标与第二过零时标进行比对，计算出相位变化量；S4,判断相位变化量是否大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1；S5，根据S4判断结果，判断是否发生接地故障。系统包括电流传感器、检查模块和处理模块。本发明专利技术利用配电网系统在故障发生前后稳态电流相位变化在故障点前后方、故障相与非故障相均不同的特点，来判定接地故障。极大降低了功耗提高了使用寿命，提高了判定的准确率。本发明专利技术可广泛应用于各种中性点不接地配电网故障检测系统。

Single-phase Grounding Fault Detection Method and System for Distribution Network Based on Fault Indicator

The invention discloses a single-phase grounding fault detection method and a system for distribution network. The method includes steps: S1, collecting and checking the first zero-crossing point of phase current and recording the first zero-crossing time scale; S2, collecting and checking the second zero-crossing point of phase current and recording the second zero-crossing time scale; S3, comparing the first zero-crossing time scale with the second zero-crossing time scale, calculating the phase change amount; S4, judging whether the phase change amount is greater than the specified value of the phase change, if it is, it enters the server 5, otherwise. Return to; S5, according to the result of S4 judgment, to determine whether there is a grounding fault. The system includes current sensor, inspection module and processing module. The invention uses the characteristics of the phase change of steady-state current in the distribution network system before and after the fault occurs, and that the fault phase is different from the non-fault phase to determine the grounding fault. It greatly reduces the power consumption, improves the service life and improves the accuracy of judgment. The invention can be widely applied to various fault detection systems of neutral ungrounded distribution network.

【技术实现步骤摘要】
基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法及系统
本专利技术涉及配电网故障定位领域，尤其涉及一种配电网单相接地故障检测方法,本专利技术还涉及一种配电网单相接地故障检测系统。
技术介绍
故障指示器，是一种可以直接固定在单根电力线缆上的电力设备，可通过开口CT传感器、电场传感器等来采集电压电流信号，进而判断线路上是否发生故障，并在发生故障后以翻牌、闪光等方式进行提示。现有技术中，基于故障指示器的中性点不接地配电网单相接地故障判定方法，主要有：1）首半波法(暂态电流法)。该技术对故障电流进行高速采样，利用故障线路电容电流和电压首半波的幅值和方向均与正常情况不同的特点，进行接地故障检测。这种方式有如下缺点：A．该原理的前提是故障发生时刻发生在电压峰值附近，才会出现明显特征，如果接地故障发生在电压过零点附近，则判定原理失效。B．需要时刻采集电压电流的幅值与相位数据，导致故障指示器整体功耗偏大，这对于作为不可维护的故障指示器来说，就意味着使用寿命降低。2）电容电流突变法。该技术利用接地故障后电容电流会增大的原理，通过检测相电流有效值的增大，来进行接地故障检测。这种方式有如下缺点：A．故障指示器测得的相电流为电容电流以及负荷电流的矢量和，无法单独测量电容电流。实际上，由于负荷电流一般呈感性，和电容电流的相角相差90度以上，电容电流有效值的增大，不一定会导致矢量合成后的整体相电流有效值增大，反而有可能不变甚至变小。因此这种方法在原理上是不完备的。3）注入法。该技术并不利用故障发生时本身产生的信号，而是额外通过第三方设备人为制造一个特征信号，该信号依次通过线路、接地故障点以及大地形成回路，从而在故障点上游的故障指示器均能感受到该信号，而下游则感受不到，最终实现故障定位。该技术和技术1、2相比，有判定准确率较高的优点，但是有如下缺点：A．故障点高电阻接地时，将极大减弱特征信号，从而降低判定准确率。B．需要额外配备投入信号发生源，投资大。C．信号源为非常规一次设备，而且投入时会改变电网参数，将给电网带来安全隐患。综上所述，以上方法均存在缺点，使用这些方法制成的故障指示器，存在多种问题，实际应用中表现不佳。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种故障判断准确率高、功耗小的中性点不接地配电网单相接地故障检测方法及系统。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其包括步骤：S1,采集并检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；S2，采集并检查相电流第二过零点并记录第二过零时标；S3,将第一过零时标与第二过零时标进行比对，计算出相位变化量；S4,判断相位变化量是否大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1；S5，根据S4判断结果，判断是否发生接地故障。优选的，所述步骤S1具体包括子步骤：S11，利用电流传感器采集相电流；S12，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S13，检查相电流第一过零点并记录一过零时标；所述步骤S2具体包括子步骤：S21，利用电流传感器采集相电流；S22，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S23，检查相电流第二过零点并记录二过零时标。优选的，所述步骤S4具体为：判断相位是否变小并且变小的程度大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1。优选的，所述步骤S5具体包括子步骤：S51，利用电压传感器检测电压值；S52，如果电压值变化超过电压变化指定值，判断为接地故障，否则返回步骤S1。优选的，所述步骤S52具体为：计算电场是否满足下降比例超过30%并且持续超过指定时间，如满足，判断为接地故障，否则返回步骤S1。一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测系统，用于实施一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其包括：电流传感器，用于在不同时间点采集相电流信号；检查模块，用于检查相电流信号并记录相电流信号的过零时标；处理模块，用于比对不同时间点采集的相电流信号的过零时标，计算相电流的相位变化量，进而判断是否发生接地故障。优选的，其还包括电压传感器，所述电压传感器用于采集电压值信号，所述处理模块根据相位变化量和电压值信号变化，判断是否发生接地故障。优选的，所述电流传感器、电压传感器、检查模块和处理模块均设置在故障指示器上，所述相电流通过电缆传输，所述电缆上设置有多个故障指示器。优选的，所述故障指示器还设置有翻盘装置和LED灯，所述翻盘装置和LED灯用于指示故障信息。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用中性点不接地配电网系统在故障发生前后稳态电流相位变化在故障点前后方、故障相与非故障相均不同的特点，来判定接地故障。由于抛弃了原来不可靠的、需要超高速采样高功耗的暂态信号，而采用了容易测量的稳态电流相位信号，因此极大降低了功耗提高了使用寿命，提高了判定的准确率。本专利技术可广泛应用于各种中性点不接地配电网故障检测系统。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本专利技术配电网单相接地故障检测方法一种实施例的方法流程图；图2是中性点不接地配电网三相电流等效电路示意图；图3是本专利技术接地故障时各电流电压信号相量图；图4是本专利技术配电网单相接地故障检测系统一种实施例电路示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其包括步骤：S1,采集并检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；S2，采集并检查相电流第二过零点并记录第二过零时标；S3,将第一过零时标与第二过零时标进行比对，计算出相位变化量；S4,判断相位变化量是否大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1；S5，根据S4判断结果，判断是否发生接地故障。优选的，所述步骤S1具体包括子步骤：S11，利用电流传感器采集相电流；S12，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S13，检查相电流第一过零点并记录一过零时标；所述步骤S2具体包括子步骤：S21，利用电流传感器采集相电流；S22，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S23，检查相电流第二过零点并记录二过零时标。优选的，所述步骤S4具体为：判断相位是否变小并且变小的程度大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1。优选的，所述步骤S5具体包括子步骤：S51，利用电压传感器检测电压值；S52，如果电压值变化超过电压变化指定值，判断为接地故障，否则返回步骤S1。优选的，所述步骤S52具体为：计算电场是否满足下降比例超过30%并且持续超过指定时间，如满足，判断为接地故障，否则返回步骤S1。该实施例中，同时满足电场下降30%并持续5秒以上时，判为接地故障。如图4所示，一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测系统，用于实施一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其包括：电流传感器，用于在不同时间点采集相电流信号；检查模块，用于检查相电流信号并记录相电流信号的过零时标；处理模块，用于比对不同时间点采集的相电流信号的过零时标，计算相电流的相位变化量，进而判断是否发生接地故障。优选的，其还包括电压传感器，所述电压传感器用于采集电压值信号，所述处理模块根据相位变化量和电压值信号变化，判断是否发生接地故障。优选的，所述电流传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，其包括步骤：S1,采集并检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；S2，采集并检查相电流第二过零点并记录第二过零时标；所述第一过零时标与第二过零时标为同一条线路的相电流在不同时间点采集相电流信号；S3,将第一过零时标与第二过零时标进行比对，计算出相位变化量；S4,判断相位变化量是否大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1；S5，根据S4判断结果，判断是否发生接地故障；所述方法还包括利用以下约束条件步骤判断是否发生接地故障：第一约束条件：每条线路相线上的相电流I＝IL+IC，其中IL为负荷电流，IC为电容电流，故障发生前后，负荷电流IL并不变化，因此电容电流IC的变化就决定了相电流将如何变化；第二约束条件：发生单相接地故障后，故障相电容电流IC大小变为全线路电容电流和的三倍，方向不变，依旧为超前电压90°，由于负荷电流IL不变，电容电流IC变大，而负荷电流IL相位大于‑90°且小于90°，因此电容电流IC和负荷电流IL的矢量和相电流的相位一定会变小，故障点后由于‑90°的电容电流消失，从而相电流相位一定会变大；所述配电网为中性点不接地配电网。...

【技术特征摘要】
1.一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，其包括步骤：S1,采集并检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；S2，采集并检查相电流第二过零点并记录第二过零时标；所述第一过零时标与第二过零时标为同一条线路的相电流在不同时间点采集相电流信号；S3,将第一过零时标与第二过零时标进行比对，计算出相位变化量；S4,判断相位变化量是否大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1；S5，根据S4判断结果，判断是否发生接地故障；所述方法还包括利用以下约束条件步骤判断是否发生接地故障：第一约束条件：每条线路相线上的相电流I＝IL+IC，其中IL为负荷电流，IC为电容电流，故障发生前后，负荷电流IL并不变化，因此电容电流IC的变化就决定了相电流将如何变化；第二约束条件：发生单相接地故障后，故障相电容电流IC大小变为全线路电容电流和的三倍，方向不变，依旧为超前电压90°，由于负荷电流IL不变，电容电流IC变大，而负荷电流IL相位大于-90°且小于90°，因此电容电流IC和负荷电流IL的矢量和相电流的相位一定会变小，故障点后由于-90°的电容电流消失，从而相电流相位一定会变大；所述配电网为中性点不接地配电网。2.根据权利要求1所述的一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括子步骤：S11，利用电流传感器采集相电流；S12，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S13，检查相电流第一过零点并记录第一过零时标；所述步骤S2具体包括子步骤：S21，利用电流传感器采集相电流；S22，对相电流信号进行低通滤波得到基波；S23，检查相电流第二过零点并记录第二过零时标。3.根据权利要求1所述的一种基于故障指示器的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：判断相位是否变小并且变小的程度大于相位变化指定值，如果是则进入步骤S5，否则返回步骤S1。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于故障指示器的配电网单相接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫丰，李波，
申请(专利权)人：深圳市科陆电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44