基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，可通过测量单一频率交流注入信号的响应，对ITn供电系统的对地绝缘故障进行区段定位，减轻ITn系统的维护工作量，避免重要负荷断电事故的发生。本发明专利技术提供的定位方法采用了比例差动原理，配置注入电压传感器，采用同步采样方式，准确的获得注入电流的阻性分量，通过对注入交流电流阻性分量的测量和差动计算，获得区段内注入信号的动作分量和制动分量，通过比例制动算法，可定位故障发生的区间。本发明专利技术差动算法主要依靠电流的极性判别故障，有效的缓解了阻性电流分量计算精度的压力。压力。压力。

【技术实现步骤摘要】
基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法


[0001]本专利技术涉及ITn供电系统在线监测
，尤其涉及一种基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法。

技术介绍

[0002]国际电工委员会(IEC)将低压供电系统分为TT、IT、TN三类，我国曾一度长期使用TN
‑
C供电系统。随着经济的发展，TN
‑
S、TN
‑
C
‑
S、 TT、IT供电系统在国内广泛应用。
[0003]由于IT供电系统中性点不接地或经过高阻抗接地，发生单相接地故障时故障电流很小，IT供电系统在此故障情况下任然可以继续运行一段时间，供电可靠性高。在很多发达国家广泛应用了IT供电系统，但我国仅在医院、采矿、冶金、港口等领域使用IT供电系统。
[0004]对于IT供电系统，中性点或中性线发生接地故障时，故障本身不产生任何可供监测的电气量，此时IT系统已变成了TT或TN系统，如不及时处理，存在重要负荷发生停电故障的风险。由于这个原因，IEC不推荐IT供电系统引出中性线，这导致了IT系统接入单相负载时比较困难。
[0005]为保证IT系统的供电可靠性，一般都配置了对地绝缘监测装置，可实时测量供电系统的对地绝缘状态，出现接地故障时，可及时检修线路、排除故障。在大型供电系统中，为减小维护工作量，一般都要求绝缘监测设备具备故障定位功能。配置了绝缘监测设备的IT系统具备引出中性线的条件，可方便接入单相负载，此即为ITn供电系统。
[0006]绝缘监测设备一般通过有源注入的方式获得故障特征量，常见的注入方式包括直流注入、乒乓注入、单频注入、双频注入，注入的位置可选取变压器中性点、电压互感器开口三角。直流注入法通过直流电流的大小进行故障判别和区段定位，由于测量系统的零漂、温漂都在直流频段内，系统的测量精度和灵敏度受限，且大口径穿心直流互感器分辨率较低，出现高阻接地故障时，直流注入法无法进行定位计算。乒乓注入法通过切换注入直流信号的极性，解决了测量系统的零漂和温漂问题，但由于其任然采用直流响应作为判据，性能没有明显提升；双频注入法排除了供电系统分布电容对测量的影响，但其设备结构复杂，无法适用于环网供电的拓扑结构，且不适用于金属性接地的情况；传统单频注入法原理简单，但容易受供电系统分布电容的影响，由于没有综合使用多个电流传感器的数据，同样不适用于环网供电的拓扑结构。
[0007]本专利技术提供的比例差动定位原理基于变压器中性点的单频注入法，有效的克服了以上缺点。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，通过变压器中性点单频注入方式获得绝缘故障特征量，提取交流注入电流的阻性分量，通过多个阻性分量的差动计算，准确的实现故障区段段定位。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]一种基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，所述方法包括步骤：
[0011](1)在变压器低压侧中性点配置注入电源和电压传感器，注入单频交流信号，并测量其电压幅值和相位；
[0012](2)划分ITn供电系统检修区段，在各区段的交界面配置电流传感器，通过电流传感器同步采集注入电流的幅值和相位；
[0013](3)收集同一时刻采集到的电压和电流矢量，然后计算各阻性分量；
[0014](4)根据各阻性分量计算动作电流和制动电流；
[0015](5)按照预先设定的差动动作门槛电流和差动比例制动系数识别故障发生的区段。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中，
[0017]每个区段对应的电流传感器可以是1个，也可以是多个。
[0018]进一步地，所述步骤(3)中，
[0019]阻性分量计算公式如下：
[0020]I
r
＝I*cos(θ)
[0021]其中，I为电流传感器的电流幅值，θ为电流传感器的电流相位减去电压传感器的电压相位，I
r
为阻性分量。
[0022]进一步地，所述步骤(4)中，
[0023]动作电流I
dz
为全部阻性分量之和，计算公式如下：
[0024]I
dz
＝|∑I
ri
|
[0025]其中，I
ri
为各阻性分量标量值。
[0026]进一步地，所述步骤(4)中，
[0027]制动电流I
zd
计算公式如下：
[0028]I
zd
＝I1+I2[0029]其中，I1为负向阻性分量之和的绝对值，I2为正向阻性分量之和的绝对值。
[0030]进一步地，所述步骤(5)中，
[0031]同时满足以下两条件时可判定故障位于本区段内：
[0032]I
dz
>I0[0033]I
dz
>I
zd
*K
[0034]其中，I
dz
为动作电流，I
zd
为制动电流，I0为差动动作门槛电流，K为差动比例制动系数。
[0035]进一步地，所述步骤(1)中，
[0036]注入电源连接在变压器低压侧中性点和大地之间，向ITn供电系统注入单频交流信号；电压互感器并联在注入电源两端，测量注入电源电压幅值和相位。
[0037]进一步地，所述步骤(2)中，
[0038]电流传感器为穿心式电流传感器，套接在各供电回路出线电缆上，ABCN四根供电线同时穿过电流传感器。
[0039]进一步地，所述步骤(5)中，
[0040]差动动作门槛电流I0取值为电流传感器的最小精确计算电流，即取值在电流传感器阻性分量的分辨率的2～10倍。
[0041]进一步地，所述步骤(5)中，
[0042]差动比例制动系数K取值范围为0～1。
[0043]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比：
[0044]基于比例差动原理的定位算法通过阻性分量的矢量判断故障发生的区段，所有互感器以流入区段电流为正方向时，差动电流为所有阻性分量的矢量和绝对值，制动电流为正极性电流矢量和减去负极性电流矢量和的绝对值。区内故障时差动电流和制动电流相等，制动系数小于1时可保证可靠识别区内故障；区外故障时差动电流为零，制动电流为穿越电流，可保证区外故障时可靠不发生误判。差动算法主要依靠多个电流的极性判别故障，对电流传感器采集的精度要求较低。
[0045]差动算法具有网络拓扑适应性强的特点，无论是星型网络，还是环形网络，差动算法的灵敏度都不会发生变化。区段相关的电流互感器从1个到多个均可使用相同的差动算法，且算法的可靠性不受影响。
[0046]由于配置了注入电压传感器，在采用同步采样方式后，可以准确的获得注入电流的阻性分量，从而在原理上消除了分布电容对定位的影响。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)在变压器低压侧中性点配置注入电源和电压传感器，注入单频交流信号，并测量其电压幅值和相位；(2)划分ITn供电系统检修区段，在各区段的交界面配置电流传感器，通过电流传感器同步采集注入电流的幅值和相位；(3)收集同一时刻采集到的电压和电流矢量，然后计算各阻性分量；(4)根据各阻性分量计算动作电流和制动电流；(5)按照预先设定的差动动作门槛电流和差动比例制动系数识别故障发生的区段。2.根据权利要求1所述的基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中，每个区段对应的电流传感器可以是1个，也可以是多个。3.根据权利要求1所述的基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中，阻性分量计算公式如下：I
r
＝I*cos(θ)其中，I为电流传感器的电流幅值，θ为电流传感器的电流相位减去电压传感器的电压相位，I
r
为阻性分量。4.根据权利要求1所述的基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)中，动作电流I
dz
为全部阻性分量之和，计算公式如下：I
dz
＝|ΣI
ri
|其中，I
ri
为各阻性分量标量值。5.根据权利要求1所述的基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)中，制动电流I
zd
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昕，任雁铭，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：