消弧线圈接地系统接地故障线路选择方法技术方案

本发明专利技术涉及一种消弧线圈接地系统故障线路选择方法，包括：实时同步检测母线三相电压ｖ↓［Ａ］，ｖ↓［Ｂ］，ｖ↓［Ｃ］及其零序电压ｖ↓［０］和各馈线回路的零序电流；电压和电流信号经低通滤波、采样得到电压和电流值；零序电压ｖ’↓［０］经自适应正弦滤波得正常运行时零序电压基波ｅ↓［０］，作为故障启动判据；如判据成立，计算瞬时幅值，并进一步确认是否发生接地故障；故障确认后，锁存各线路和母线零序电流值，计算其瞬时相位，求取每一馈线故障前后相位变化；当某相位变换超过临界值后，即认为该线路发生接地故障，并指示出来。本方法有效克服了过零点故障暂态过程消失、零序电流幅值过小以及易受不同系统物理参数影响等问题，显著改善选线中误选和漏选的概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种消弧线圈接地系统接地路故障选线方法，适于小电流单相接地短路故障线路的选判，属于电力系统

技术介绍
我国3、6、10、35、66KV系统绝大多数是小电流接地系统。当系统发生单相接地时，因为接地电容电流比负载电流小得多，且系统线电压仍保持不变，故可不中断供电。但由于非故障相的电压升为线电压，经常性长时间运行有可能导致绝缘破坏，因而需要快速确定故障线路。在我国3~66kV配电网中，广泛采用中性点不直接接地系统(NUGS)，即小接地电流系统，它包括中性点不接地系统(NUS)，中性点经消弧线圈接地系统(NES)和中性点经电阻接地系统(NRS)。其中NUS及NRS发生单相接地故障时，故障线路和非故障线路的电容性无功功率方向相反，因此故障选线判据非常简单。由于NES发生单相接地时，由于消弧线圈的电感电流补偿了单相接地电容电流，使选线装置在某些情况下失去了选线作用。近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置。目前国内外在小电流接地系统单相接地保护研究上面取得的研究成果，主要可以分为五个类别稳态分量法、暂态分量法、谐波分量法、接地选线和消弧线圈自动补偿一体化的选线方法。但总体来看，这些方法不能排除互感器的影响，识别过程易受线路长度、系统运行方式及过渡电阻大小等因素的影响，并且系统中可能存在某条线路的电容电流大于其它所有线路电容电流之和的情况，装置易发生误动。暂态分量法在故障需发生在相电压接近最大值瞬间表现较好，但在电压过零点附近接地时失效，并且其方向性只能维持极短的时间，抗干扰能力差，不利于在具体工程中实施。综上所述，如何寻找适于工程应用的小电流接地选线方法是一项关键技术，以解决接地故障选线中的误判和漏判问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，综合采用母线电压和零序电压及各馈线的零序电流，通过求取相应参量的瞬时幅值和相位进行选线，能够克服运行方式、故障点位置以及其他环境因素影响，特别故障时刻在过零点附近时也不影响正确选线，因而具有明显的优越性。NES系统中，在消弧线圈接地系统未接地时，系统无零序电压，其消弧线圈上没有零序接地电流。在消弧线圈接地系统接地瞬间，由于消弧线圈上电流不能跳变，其接地瞬间的故障线路零序接地电流流向母线。随着消弧线圈上电流的增加，故障线路零序接地电流逐渐地反向，从流向母线转为流向线路。利用这一零序暂态功率方向的改变就能实现消弧线圈接地系统的接地选线。这一选线原理不受接地故障瞬间相电压初始值的影响，无论故障瞬间相电压在峰值处或在过零处，零序暂态功率都会从流向母线方向改变为流向线路方向，这是一个消弧线圈接地系统出现接地故障时的普遍性特征。只要在故障瞬间(约0.5ms)捕捉到功率倒向的特征，就能够判别出该路馈线是否发生接地故障。因此，接地故障选线的难点在于如何找到快速而准确地计算馈线相位变化过程的方法。本专利技术方法通过母线电压和线路零序电流，采用正弦逼近计算出电压的瞬时幅值和线路零序电流的瞬时相位，获得故障线路零序暂态功率的倒向特征，并作为接地故障选线判据；该方法包括以下步骤通过电压、电流变换，实时、同步检测母线的三相电压vA，vB，vC及其零序电压v0和各馈线回路的零序电流i1，i2，…，in；电压信号和电流信号分别经过硬件的低通滤波(101、107)、锁频锁相A/D采样(102、108)得到电压值和电流值；零序电压v’0经自适应正弦滤波(105)后得到正常运行时零序电压基波e0，用来作为自适应故障启动(106)的判据；如果判据成立，则计算瞬时幅值(103)，并用来进一步确认是否发生接地故障(104)；接地故障确认后，立即锁存各线路和母线的零序电流值(109)，计算其瞬时相位(φ1，φ2，…，φn，φv)(110)，进而求取每一馈线故障前后相位的变化；进行故障线路识别(111)，当某相位变换超过临界值后，即认为该线路发生接地故障，并指示出来。本方法优点本方法采用瞬时信号的正弦逼近方法求取各个馈线回路零序电流在故障后的每个采样点上的瞬时相位，从而准确反应出单相接地故障中的零序暂态功率方向的倒相特征，有效克服了过零点故障暂态过程消失、零序电流幅值过小以及易受不同系统物理参数影响等问题，将显著改善选线中误选和漏选的概率。附图说明图1为本专利技术方法实现的框图；图2为本方法中故障启动过程的框图；图3为本方法中故障确认过程的框图；图4为本方法中瞬时幅值和相位的计算过程框图；图5是依据本方法形成的选线装置的实例。具体实施方案以下结合图1详细说明本专利技术的具体实施过程1、实时采样母线三相电压vA，vB，vC及其零序电压v0，和各个馈线回路零序电流i1，i2，…，in；，采取锁频锁相方式保证母线零序电压、母线三相电压和各个馈线回路零序电流采样的同步。2、电压信号和电流信号分别经过硬件的低通滤波(101、107)，滤除采样信号中的高次频率成分，保证经过低通滤波器处理后只留下采样信号的基波频率成分；再经锁频锁相A/D采样(102、108)得到电压值和电流值。3、零序电压v’0经自适应正弦滤波(105)后得到的正常运行时零序电压基波e0，用来作为自适应故障启动(106)的判据，判断是否存在接地故障。仅当母线零序电压满足e0(t)＞eset1和∑|e0(tj)|＞eset2条件时，认为可能发生接地故障，进行故障启动，参见图2。其中，eset1，eset2表示设定的比较阈值，e0(t)表示t时刻母线的零序电压值，∑|e0(tj)|表示多个连续母线的零序电压的累积值；4、如果发生故障启动，则计算瞬时幅值(103)，并用来进一步确认是否发生接地故障(104)，参见图3。母线零序电压通过正弦逼近方法(401)，不断计算参数A(t)，B(t)，当误差满足条件e(t)＞emin(t)后，即可根据(404)计算母线零序电压的瞬时幅值，参见图4；故障确认采用母线电压瞬时幅值实现，如果三相母线电压满足条件|vA(t)+vB(t)+vC(t)|＞Vset，并且母线零序电压瞬时幅值同时满足条件|v0(t)-v0(t+Δt)|＞vset1和|v0(t+Δt)|＞eset2，则确认发生接地故障。式中，Vset，Vset1，Vset2均表示设定电压阈值，Δt表示延时时间长度； 5、接地故障确认后，立即进行各线路的零序电流值锁存(109)，线路零序电流同样通过正弦逼近方法(401)，不断计算参数A(t)，B(t)，当误差满足条件e(t)＞emin(t)后，即可根据(405)计算各个馈线回路零序电流和母线零序电压在故障后的每个采样点上的瞬时相位(110)。其中，e(t)表示正弦逼近误差，emin(t)对应时刻的允许误差。参见图4；6、依据求取的各个馈线回路零序电流的瞬时相位和零序电压的瞬时相位，比较零序电流与零序电压之间相位的变化情况。若某一馈线回路零序电流相位发生90～180度范围的变化，则该线路就是接地故障线路；7、指示出故障线路。本方法可以采用DSP数字信号处理模块等的构成选线装置，其基本结构如图5所示。检测对象母线电压(501)、母线零序电压(502)、馈线零序电流(503)～(505)经过滤波等处理后，送至DSP进行同步采样(506)。电压数据经过软件滤波(507)后，判断是否进行故障启动。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消弧线圈接地系统故障线路选择方法，其特征在于：该方法通过母线电压和线路零序电流，采用正弦逼近计算出电压的瞬时幅值和线路零序电流的瞬时相位，获得故障线路零序暂态功率的倒向特征，并作为接地故障选线判据；该方法包括以下步骤：通过电压、 电流变换，实时、同步检测母线的三相电压ｖ↓［Ａ］，ｖ↓［Ｂ］，ｖ↓［Ｃ］及其零序电压ｖ↓［０］和各馈线回路的零序电流ｉ↓［１］，ｉ↓［２］，…，ｉ↓［ｎ］；电压信号和电流信号分别经过硬件的低通滤波（１０１、１０７）、锁频锁相Ａ／Ｄ采 样（１０２、１０８）得到电压值和电流值；零序电压ｖ’↓［０］经自适应正弦滤波（１０５）后得到正常运行时零序电压基波ｅ↓［０］，用来作为自适应故障启动（１０６）的判据；如果判据成立，则计算瞬时幅值（１０３），并用来进一步确认是 否发生接地故障（１０４）；接地故障确认后，立即进行各线路的零序电流值锁存（１０９），求取每一馈线故障前后相位的变化，计算其瞬时相位（１１０）；进行故障线路识别（１１１），当某相位变换超过临界值后，即认为该线路发生接地故障，并 指示出来。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建，何建军，赵宏伟，秦培兹，杨桦，张捷，王锐，林幼川，
申请(专利权)人：重庆大学，重庆市城区供电局，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]