一种基于相电流暂态故障分量的配电网分布式选线方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相电流暂态故障分量的配电网分布式选线方法，包括以下步骤：采用零序电压、零序电压变化量的或门启动，克服了高阻接地灵敏度不足问题；计算相电流采样值变化量，降低了三相负荷不平衡影响；缓存故障触发前、后设定时长数据，捕捉故障初始时刻，并截取故障初始时刻后设定数据窗长度内相电流采样值变化量；提出了故障特征频带内的相电流暂态故障分量提取，筛选出暂态故障分量最大相，通过对相电流暂态故障分量综合分析，确定母线故障、线路故障与故障相别，选线环节无需零序电压、零序电流量，不受零序CT极性接反、合成零序精度不足的影响；提出了自产、外接零序暂态故障分量波形相似度分析，在线校核外接零序CT极性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相电流暂态故障分量的配电网分布式选线方法
本专利技术涉及一种基于相电流暂态故障分量的配电网分布式选线方法，属于电力系统配电网技术保护领域。
技术介绍
我国中低压配电网系统普遍采用小电流接地(中性点不接地或经消弧线圈接地)方式，其发生单相接地故障时，由于不构成低阻抗的短路回路，接地故障稳态电流较小且相电压仍保持平衡，不影响用户供电，但若长时间带故障运行，易导致非故障相绝缘击穿，引发两相对地短路故障，为防止故障范围扩大进而引发人身安全事故，在系统发生单相接地故障时，应能够准确地选出故障线路或故障区段，并予以快速隔离。配电网单相接地故障选线问题长期以来一直困扰着电网安全稳定运行，基于相关理论研究的选线装置在试验中也都达到了90％以上正确率，但大多数选线装置在实际使用中，应受现场条件或真实运行环境的影响，实际选线准确率往往不到70％。目前小电流接地选线方法多样，但多依赖于线路零序电流，鉴于系统正常运行时零序电流很小的特点，往往无法通过装置实测信息准确判断零序CT极性是否正确，现场很多情况也不允许对开关柜停电进行零序CT极性一致性校核；另外，存在不少未配置专用零序CT或直接不具备安装零序CT条件的应用场合，若直接采用相电流合成零序电流，无法避免相电流CT特性不一以及系统三相负荷不平衡的影响，最终都将直接造成装置误报、误动。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于相电流暂态故障分量的配电网分布式选线方法，以解决现有技术中存在的选线准确率不高的问题。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种配电网分布式选线方法，包括以下步骤：以故障初始时刻为起点采集设定长度的相电流采样值变化量；对所述相电流采样值变化量进行滤波，得到相电流暂态故障分量；根据所述相电流暂态故障分量计算得到相电流暂态故障分量能量；根据所述相电流暂态故障分量能量筛选出最大相序相电流暂态故障分量；根据所述最大相序暂态故障分量计算得到动态数据窗长度；计算所述动态数据窗长度内最大相序与另外两相的电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数；根据所述电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数判断最大相序对应的线路是否发生单相接地故障。进一步的，所述相电流采样值变化量的计算公式如下：Δix(t)＝ix(t)-ix(t-N×ΔT)(3)式中，△T为采样间隔时间，N为一个工频周期内采样点数，ix(t)为当前t时刻某相电流采样值，ix(t-N×△T)为当前t时刻前一周波对应相电流采样值，△ix(t)为当前t时刻对应相电流采样值变化量。进一步的，所述相电流暂态故障分量的计算公式如下：式中，为滤波后的某相电流暂态故障分量，filter为滤波处理函数，△ix(t)为当前t时刻对应相电流采样值变化量。进一步的，所述相电流暂态故障分量能量的计算公式如下：式中，Ex(t)为某相电流暂态故障分量能量，为滤波后的某相电流暂态故障分量。进一步的，所述动态数据窗长度的计算公式如下：△TD＝ti2-ti1(6)式中，△TD为暂态故障分量综合分析动态数据窗长度，ti1为最大相序暂态故障分量极值点前第一个过零点时刻，ti2为最大相序暂态故障分量极值点后第一个过零点时刻。进一步的，所述电流能量相似性系数的计算公式如下：所述故障分量波形相似性系数的计算公式如下：式中，Ex1(t)与Ex2(t)为某两相电流暂态故障分量能量，ix1Filter、ix2Filter为对应两相电流暂态故障分量，ky为对应两相电流能量相似性系数，Coey为对应两相故障分量波形相似性系数。进一步的，所述最大相序对应的线路发生单相接地故障满足的条件为：所述最大相序对应的线路未发生单相接地故障满足的条件为：式中，kAB为AB两相电流能量相似性系数，kBC为BC两相电流能量相似性系数，kCA为CA两相电流能量相似性系数，CoeAB为AB两相故障分量波形相似性系数，CoeBC为BC两相故障分量波形相似性系数,CoeCA为CA两相故障分量波形相似性系数,kset可靠系数,Coesetu为波形反相似上限，Coesetl为波形正相似下限。进一步的，所述故障初始时刻的获取方法如下：获取单相接地故障时刻前1个周波、后2个周波长度内的零序电压；将所述零序电压中的节点与变化系数比较，得到故障初始时刻。进一步的，所述节点与变化系数的比较公式如下：ui+m>Ksetui(2)式中，ui为本节点零序电压缓存数据内第i点采样值，ui+m为本节点零序电压缓存数据内第(i+m)点采样值，Kset为变化系数，m为判定第i+1点为突变点所需连续变化点数。进一步的，所述方法还包括：若最大相序对应的线路发生单相接地故障则判断是否存在外接零序电流；若存在外接零序电流则判断自产零序电流与外接零序电流大小是否匹配，若匹配则计算自产零序电流与外接零序电流的暂态故障分量波形相似度；根据自产零序电流与外接零序电流的暂态故障分量波形相似度判断零序CT极性是否正确。进一步的，所述自产零序电流与外接零序电流的匹配关系如下：式中，i0ZJ为外接零序电流幅值，RL为匹配度下限，RU为匹配度上限。一种配电网分布式选线系统，所述系统包括：采集模块：用于以故障初始时刻为起点采集设定长度的相电流采样值变化量；滤波模块：用于对所述相电流采样值变化量进行滤波，得到相电流暂态故障分量；第一计算模块：用于根据所述相电流暂态故障分量计算得到相电流暂态故障分量能量；筛选模块：用于根据所述相电流暂态故障分量能量筛选出最大相序相电流暂态故障分量；第二计算模块：用于根据所述最大相序暂态故障分量计算得到动态数据窗长度；第三计算模块：用于计算所述动态数据窗长度内最大相序与另外两相的电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数；判断模块：用于根据所述电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数判断最大相序对应的线路是否发生单相接地故障。一种配电网分布式选线系统，所述系统包括处理器和存储介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术显著效果包括如下几点：本专利技术根据相电流暂态故障分量对单相接地故障进行判断，可用于未配置零序CT或不具备零序CT安装条件的配电网多应用场合，可有效避免系统中某条线路CT极性接反、合成零序精度不足以及三相负荷不平衡导致的误选情况，提高了故障相判别选线方法的准确可靠性，不再依赖于传统的相电压判据，无需根据中性点接地方式切换判断逻辑，具备自适应性；本专利技术不受谐振接地系统感性电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网分布式选线方法，其特征在于，包括以下步骤：/n以故障初始时刻为起点采集设定长度的相电流采样值变化量；/n对所述相电流采样值变化量进行滤波，得到相电流暂态故障分量；/n根据所述相电流暂态故障分量计算得到相电流暂态故障分量能量；/n根据所述相电流暂态故障分量能量筛选出最大相序相电流暂态故障分量；/n根据所述最大相序暂态故障分量计算得到动态数据窗长度；/n计算所述动态数据窗长度内最大相序与另外两相的电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数；/n根据所述电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数判断最大相序对应的线路是否发生单相接地故障。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网分布式选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
以故障初始时刻为起点采集设定长度的相电流采样值变化量；
对所述相电流采样值变化量进行滤波，得到相电流暂态故障分量；
根据所述相电流暂态故障分量计算得到相电流暂态故障分量能量；
根据所述相电流暂态故障分量能量筛选出最大相序相电流暂态故障分量；
根据所述最大相序暂态故障分量计算得到动态数据窗长度；
计算所述动态数据窗长度内最大相序与另外两相的电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数；
根据所述电流能量相似性系数和故障分量波形相似性系数判断最大相序对应的线路是否发生单相接地故障。


2.根据权利要求1所述的一种配电网分布式选线方法，其特征在于，所述相电流采样值变化量的计算公式如下：
Δix(t)＝ix(t)-ix(t-N×ΔT)(3)
式中，△T为采样间隔时间，N为一个工频周期内采样点数，ix(t)为当前t时刻某相电流采样值，ix(t-N×△T)为当前t时刻前一周波对应相电流采样值，△ix(t)为当前t时刻对应相电流采样值变化量。


3.根据权利要求1所述的一种配电网分布式选线方法，其特征在于，所述相电流暂态故障分量的计算公式如下：



式中，为滤波后的某相电流暂态故障分量，filter为滤波处理函数，△ix(t)为当前t时刻对应相电流采样值变化量。


4.根据权利要求1所述的一种配电网分布式选线方法，其特征在于，所述相电流暂态故障分量能量的计算公式如下：



式中，Ex(t)为某相电流暂态故障分量能量，为滤波后的某相电流暂态故障分量。


5.根据权利要求1所述的一种配电网分布式选线方法，其特征在于，所述动态数据窗长度的计算公式如下：
△TD＝ti2-ti1(6)
式中，△TD为暂态故障分量综合分析动态数据窗长度，ti1为最大相序暂态故障分量极值点前第一个过零点时刻，ti2为最大相序暂态故障分量极值点后第一个过零点时刻。


6.根据权利要求1所述的一种配电网分布式选线方法，其特征在于，所述电流能量相似性系数的计算公式如下：



所述故障分量波形相似性系数的计算公式如下：


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【专利技术属性】
技术研发人员：胡国，滕贤亮，吴海，夏磊，朱亚军，沈茜，黄琦，胡松，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南瑞集团有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32