基于相电流暂态法的小电流接地装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于相电流暂态法的小电流接地装置及检测方法，该装置只需采集线路上三相电流，进行测量计算，根据相电流暂态法进行小电流接地判断。该装置安装在各线路出口及分支处，在系统发生接地故障发生瞬间，三相电流会发生突变，相电流暂态法是根据健全线路的三相电流突变电流幅值相对大小与波形一致程度较高，而故障线路的三相电流突变差异却很大的特征，从而使故障点前的装置检测到故障后发出故障信号，根据信号，来判别故障点所在的区段。该装置所用的技术方案不依赖零序电压互感器和零序电流互感器，可有效、准确、快速检测各种中性点非直接接地系统的小电流接地故障。点非直接接地系统的小电流接地故障。点非直接接地系统的小电流接地故障。

【技术实现步骤摘要】
基于相电流暂态法的小电流接地装置及检测方法


[0001]本专利技术属于配电网故障检测
，具体涉及基于相流暂态法的小电流接地装置及检测方法。

技术介绍

[0002]小电流接地系统具有供电可靠性高的优点，在国内配电网中得到广泛应用。当系统发生小电流接地故障时，由于故障电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，不影响负荷设备的供电，所以在发生小电流接地故障时可允许系统内的设备短时运行。但是一相发生接地时，会引起其他两相的对地电压升高到相电压的数倍，会威胁到设备的绝缘性能，若处理不及时，可能会导致绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起系统过电压，从而影响系统的安全正常运行，影响供电的可靠性。然而当发生小电流接地故障时，由于不构成回路，接地电流的数值又比负荷电流小得多，故障电气特征不明显，因此小电流接地故障检测目前仍然是一项世界难题。
[0003]现有小电流接地故障检测大致可分为3类：外施注入信号法、稳态量检测法和暂态量检测法。
[0004](1)外施注入信号法是发生接地故障时，在系统中注入特殊信号，然后根据故障线路与非故障线路的差异来进行接地检测，但是该方法的缺点是在接地电阻较大时，不能正确进行选线；(2)稳态量检测法是系统发生单相接地故障时，故障线路的稳态电气特征与非故障线路有明显的区别，根据故障发生后的稳态电气量进行幅值、相位、角度或综合比较，实现稳态量选线，该方法缺点是容易受干扰信号影响(噪声干扰、系统谐波、零序互感器精度、相位、角度)而致使误选故障线路；(3)暂态量检测法是系统发生单相接地故障瞬间产生的暂态信号包含丰富的故障信息，通过建立每条馈线故障时的数学模型，利用电压电流数据求解模型参数，健全元件参数在故障前后不发生变化，故障元件参数在故障前后剧烈变化，因而可以通过识别参数进行故障判断。该方法不足之处是在高阻接地故障时，特别是2000Ω以上的高阻接地故障时，暂态信号量明显降低，影响其保护动作的灵敏度，检测原理复杂，而且对检测装置的软硬件要求较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于相流暂态法的小电流接地装置及检测方法，该装置只需采集线路上三相电流，进行测量计算，根据相电流暂态法进行小电流接地判断。该专利技术的核心检测方法为PTM(PhaseTransientMethod，相流暂态法)，是根据故障点前后相电流突变量的暂态特征，有明显差异，故障发生后，按照相电流暂态法判定为故障，装置发出故障告警或跳闸出口。所述的技术方案不依赖零序电压互感器和零序电流互感器，就可以有效、准确、快速检测各种中性点非直接接地系统的小电流接地故障。
[0006]为了实现上述专利技术，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种基于相电流暂态法的小电流接地装置，包括：采样模块，用于获取线路的三相电流实时采样值；运算模块，用于相电流的暂态突变的运算和相似度系数的运算；判定模块，用于基于相流暂态法对小电流接地故障的判定；输出模块，用于判定结果的输出，定位故障点。
[0007]所述采样模块，是每个接地装置都外置三个电流互感器，电流互感器可以配置卡扣型互感器，这类电流互感器可在线路不停电的情况下，直接卡在三相线路上，用于采集线路的实时电流。
[0008]较佳地，所述的运算模块和判定模块中的检测方法，包括以下步骤：S1、利用电流互感器，实时采集各条线路的三相电流的AD采样值，并计算是否有相电流的暂态突变出现；S2、如果检测到有相电流的暂态突变，将该突变时刻起一固定时间段的各相电流的AD采样值进行低通滤波；S3、根据滤波后的各相电流AD采样值，两相的数据进行相似度比较，从而确定此装置所在位置是否发生了接地故障，如果判断为故障部分，则发出故障信号，如果判断为健全部分，则不发出信号；S4、线路上各个装置都按照步骤S1至S3进行实时检测，根据多个接地装置的发出的信号，并结合线路的网络拓扑结构，从而确定故障区段，即离变电站最远发出信号的接地装置到变电站这段区域。
[0009]较佳地，判定是否有相电流的暂态突变出现还包括如下步骤：S11、实时计算三相电流瞬时突变量ΔI
A
(t)、ΔI
B
(t)、ΔI
C
(t)及三相合成的零序电流瞬时突变量ΔI0(t)，t为当前时刻。
[0010]其中，瞬时突变量公式如下：式中：N为工频周期采样点数，该值和接地装置的采样频率相关，此装置N为128；Δi(n) 是电流突变量离散数值。
[0011]S12、条件1：max[ΔI
A
(t),ΔI
B
(t),ΔI
C
(t)]大于相电流突变定值ΔI
set
，条件2：Δi0(t)大于零序电流突变定值ΔI
0set
。以上两个条件在t时刻同时满足，判断为相电流的暂态突变，t 就为当前相电流的暂态突变时刻，否则不认为是相电流的暂态突变。
[0012]较佳地，步骤S2中，对突变区间的AD采样值进行滤波使用的是FIR (FiniteImpulseRespond)有限脉冲响应滤波算法，该算法可以有效去除杂波。
[0013]较佳地，步骤S3中，定义相似度系数来表示相电流突变波形的一致程度，相似度系数计算公式如下：
式中：i
x
(n)和i
y
(n)对应某两相电流采样值。
[0014]相似度系数的范围为
‑
1≤Corr
xy
≤1，若Corr
xy
＝1，则两波形是正线性的关系；若 Corr
xy
＝
‑
1，则两波形是负线性的关系；若Corr
xy
＝0，则两波形完全不相似，|Corr
xy
|值越大两相波形的相似度越高。
[0015]较佳地，步骤S3中，确定此装置所在位置是否发生了接地故障方法为，计算三相突变电流两相之间的相似度系数Corr
AB
、Corr
BC
、Corr
CA
，当min(Corr
AB
、Corr
BC
， Corr
CA
)>Corr
set1
或者min(Corr
AB
、Corr
BC
，Corr
CA
)<Corr
set2
，判定为健全部分，否则即为装置所在位置发生了接地故障。Corr
set1
定值范围为(0,1)区间范围内的小数，一般取0.6， Corr
set2
定值范围为(
‑
1,0)区间范围内的小数，一般取
‑
0.3。
[0016]较佳地，所述的输出模块用于：根据判定模块的结果，如果判定此装置所在位置下游发生了小电流接地故障，装置可以选择串口通讯方式或者直接硬接点开出，接入已有的不具备单相接地处理能力的馈线终端或站所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相电流暂态法的小电流接地装置，其特征在于，包括以下部分：采样模块，用于获取线路的三相电流实时采样值；运算模块，用于相电流的暂态突变的运算和相似度系数的运算；判定模块，用于基于相流暂态法对小电流接地故障的判定；输出模块，用于判定结果的输出，定位故障点；每个所述的采样模块，是三个电流互感器，与小电流接地装置相连接，所述电流互感器为卡扣型互感器，卡在三相线路上。2.根据权利要求1所述的一种基于相电流暂态法的小电流接地装置的检测方法，其特征在于，判断步骤如下：S1、利用电流互感器，装置实时采集各条线路的三相电流的AD采样值，并计算是否有相电流的暂态突变出现；S2、如果检测到有相电流的暂态突变，装置将该突变时刻起一个固定时间段的各相电流的AD采样值进行低通滤波；S3、根据滤波后的各相电流AD采样值，两相的数据进行相似度比较，从而确定此装置所在位置是否发生了接地故障，如果判断为故障部分，则发出故障信号，如果判断为健全部分，则不发出信号；S4、线路上各个装置都按照步骤S1至S3进行实时检测，根据多个接地装置的发出的信号，并结合线路的网络拓扑结构，从而确定故障区段，即离变电站最远发出信号的接地装置到变电站这段区域。3.根据权利要求2所述的一种基于相电流暂态法的小电流接地检测方法，其特征在于，步骤S1中，判定是否有相电流的暂态突变出现还包括如下步骤：当实时计算三相电流瞬时突变量ΔI
A
(t)、ΔI
B
(t)、ΔI
C
(t)及三相合成的零序电流瞬时突变量ΔI0(t)，t为当前时刻；其中，瞬时突变量公式如下：式中：N为工频周期采样点数，该值和接地装置的采样频率相关，此装置N为128，Δi(n)为电流突变量离散数值。4.根据权利要求3所述的一种基于相电流暂态法的小电流接地检测方法，其特征在于，条件1：max[ΔI
A
(t),ΔI
B
(t),ΔI
C
(t)]大于相电流突变定值ΔI
set
，条件2：Δi0(t)大于零序电流突变定值ΔI
0set
，以上两个条件在t时刻同时满足，判断为相电流的暂态突变，t为当前相电流的暂态突变时刻，否则不认为是相电流的暂态突变。5.根据权利要求2所述的一种基于相电流暂态法的小电流接地检测方法，其特征在于，步骤S2中，对突变区间的AD采样值进行滤波使用的是FIR有限脉冲响应滤波算法，该算法可以有效去除杂波...

【专利技术属性】
技术研发人员：季国鹏，史进宗，罗海波，姚舟华，赵春雷，刘斌斌，
申请(专利权)人：上海道博电气有限公司，
类型：发明
国别省市：