一种配电网故障监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种配电网故障监测方法及系统，包括：通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度；根据测量得到的三相线路的电场强度，分别计算三相线路相电压；通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测。本发明专利技术实现了配电网电压的无接触测量，提高了配电网运行的安全性；通过测量直接获得三相线路相电压，避免了计算产生的误差，提高了故障监测的可靠性高；本发明专利技术可用于配电网短路、断线、单相接地故障诊断，解决了当前配电线路电压监测手段缺乏，导致故障诊断准确率不高的难题。确率不高的难题。确率不高的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网故障监测方法及系统


[0001]本专利技术属于配电网运行控制
，具体涉及一种配电网故障监测方法及系统。

技术介绍

[0002]配电网位于电力系统发、输、变、配的末端，直接与用户相连，配电网的安全稳定运行直接关系到用户的供电可靠性和电能质量。电网安全事故70％由配电网引起，配电网中常见的故障有：单相接地故障、断线故障、短路故障等。针对这些配电网常见故障的诊断判据主要包括电流法和电压法。电流法主要通过电流互感器、霍尔电流传感器、罗氏线圈、电阻采样等方法实现，电压法主要通过电压互感器、霍尔电压传感器、电阻分压等方法实现。电压测量法除了用在配电网故障诊断中，还可用于电力系统电气计算、过电压监测、继电保护等
，电压的精准测量对配电网保护与运行控制具有重要意义。目前的电压测量法测量获得的电压为线电压，相电压只能通过计算获得，且计算误差不满足故障诊断需求；且测量方式为接触式测量，与一次线路存在电气连接，增加了电网安全运行的风险因素。现有的配电网故障监测方法亟待改进。

技术实现思路

[0003]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种配电网故障监测方法，包括：
[0004]通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度；
[0005]根据测量得到的三相线路的电场强度，分别计算三相线路相电压；
[0006]通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测。
[0007]优选的，所述通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度，包括：
[0008]将电场传感器分别置于三相线路下方，感应三相线路的交变电流信号；
[0009]将感应到的三相线路的交变电流信号转化为三相电压信号，并进行滤波放大处理；
[0010]将滤波放大后的三相电压信号进行模数转换，转换为三相数字信号；
[0011]将转换得到的三相数字信号输入至中央处理器进行反演计算，得到三相线路的电场强度。
[0012]优选的，所述三相线路相电压，按下式计算：
[0013][0014]式中：U
x
表示三相线路中x相线路的相电压，E
x
表示x相线路下方电场传感器处的电场强度，x的取值范围是a、b和c，a、b和c分别表示三相线路的a相b相和c相，R0表示电场传感器与对应相线路的导线中心的距离，k为常数。
[0015]优选的，所述通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测，包括：
[0016]通过三相线路相电压分别计算三相线路相电压有效值；
[0017]根据所述三相线路相电压有效值分别计算三相线路相电压有效值在预设时长内的三相电压变化量；
[0018]基于所述三相电压变化量与设定阈值，判断配电网是否发生故障。
[0019]优选的，所述三相线路相电压有效值，按下式计算：
[0020][0021]式中：U
x
表示三相线路中x相线路的相电压有效值，U
xi
表示三相线路中x相线路第i个采样时刻的相电压，i表示一个周波内采样的序号，i的取值范围为1～n，n表示一个周波内采样的数量，x的取值范围是a、b和c，a、b和c分别表示三相线路的a相b相和c相。
[0022]优选的，所述判断配电网是否发生故障之后，还包括：
[0023]根据三相线路相电压得到三相电流，对三相电流进行故障录波，合成三相电流波形；
[0024]对所述三相电流波形进行傅里叶分析，分别得到三相电流波形的频域分量；
[0025]根据三相电流波形的频域分量，结合三相电压变化量进行配电网故障诊断。
[0026]优选的，所述根据三相电流波形的各频域分量，结合三相电压变化量进行配电网故障诊断，包括：
[0027]当配电网中性点不接地、三相线路中一相电压降低为零且另外两相电压升高为线电压的额定值时，发生金属性单相接地故障，电压等于零的相为故障接地相；
[0028]当配电网中性点不接地、三相线路中一相电压降低但不为零且另外两相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，电压降低相为故障相；若故障相电流波形相对于正弦波的畸变程度未超过畸变阈值，则发生单相经过渡电阻接地故障；若故障相电流幅值突变量超过阈值且出现高频分量，则发生弧光接地故障；
[0029]当配电网中性点不接地、三相线路中当两相电压降低且另外一相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，发生单相经过渡电阻接地故障，电压幅值最大值相的滞后相为故障接地相；
[0030]当配电网中性点经消弧线圈接地、三相线路中一相电压降低为零且另外两相电压升高为线电压的额定值时，发生金属性单相接地故障，电压等于零的相为故障接地相；
[0031]当配电网中性点经消弧线圈接地、三相线路中一相电压降低但不为零且另外两相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，电压降低相为故障相；若故障相电流波形相对于正弦波的畸变程度未超过畸变阈值，则发生单相经过渡电阻接地故障；若故障相电流幅值突变量超过阈值且出现高频分量，则发生弧光接地故障；
[0032]当配电网中性点经消弧线圈接地、三相线路中两相电压降低且一相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，发生单相经过渡电阻接地故障；若消弧线圈为过补偿，则电压幅值最大值相的超前相为故障接地相；若消弧线圈为欠补偿，则电压幅值最大值相的滞后相为故障接地相；
[0033]当配电网中性点经高阻接地、三相线路中一相电压降低为零且另外两相电压升高为线电压的额定值时，发生金属性单相接地故障，电压等于零的相为故障接地相；
[0034]当配电网中性点经高阻接地、三相线路中一相电压降低但不为零且另外两相电压
升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，电压降低相为故障相；若故障相电流波形相对于正弦波的畸变程度未超过畸变阈值，则发生单相经过渡电阻接地故障；若故障相电流幅值突变量超过阈值且出现高频分量，则发生弧光接地故障；
[0035]当配电网中性点经高阻接地、三相线路中两相电压降低且另外一相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，发生单相经过渡电阻接地故障，电压幅值最大值相的滞后相为故障接地相。
[0036]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种配电网故障监测系统，包括：电场采集模块、电压计算模块和分析诊断模块；
[0037]所述电场采集模块，用于通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度；
[0038]所述电压计算模块，用于根据测量得到的三相线路的电场强度，分别计算三相线路相电压；
[0039]所述分析诊断模块，用于通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测。
[0040]优选的，所述电场采集模块，包括：感应单元、滤波放大单元、模数转换单元和反演计算单元；
[0041]所述感应单元，用于通过分别置于三相线路下方的电场传感器，感应三相线路的交变电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障监测方法，其特征在于，包括：通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度；根据测量得到的三相线路的电场强度，分别计算三相线路相电压；通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过分别置于配电网三相线路下方的电场传感器，测量三相线路的电场强度，包括：将电场传感器分别置于三相线路下方，感应三相线路的交变电流信号；将感应到的三相线路的交变电流信号转化为三相电压信号，并进行滤波放大处理；将滤波放大后的三相电压信号进行模数转换，转换为三相数字信号；将转换得到的三相数字信号输入至中央处理器进行反演计算，得到三相线路的电场强度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三相线路相电压，按下式计算：式中：U
x
表示三相线路中x相线路的相电压，E
x
表示x相线路下方电场传感器处的电场强度，x的取值范围是a、b和c，a、b和c分别表示三相线路的a相b相和c相，R0表示电场传感器与对应相线路的导线中心的距离，k为常数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过三相线路相电压，对配电网进行故障监测，包括：通过三相线路相电压分别计算三相线路相电压有效值；根据所述三相线路相电压有效值分别计算三相线路相电压有效值在预设时长内的三相电压变化量；基于所述三相电压变化量与设定阈值，判断配电网是否发生故障。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三相线路相电压有效值，按下式计算：式中：U
x
表示三相线路中x相线路的相电压有效值，U
xi
表示三相线路中x相线路第i个采样时刻的相电压，i表示一个周波内采样的序号，i的取值范围为1～n，n表示一个周波内采样的数量，x的取值范围是a、b和c，a、b和c分别表示三相线路的a相b相和c相。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断配电网是否发生故障之后，还包括：根据三相线路相电压得到三相电流，对三相电流进行故障录波，合成三相电流波形；对所述三相电流波形进行傅里叶分析，分别得到三相电流波形的频域分量；根据三相电流波形的频域分量，结合三相电压变化量进行配电网故障诊断。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据三相电流波形的各频域分量，结合三相电压变化量进行配电网故障诊断，包括：当配电网中性点不接地、三相线路中一相电压降低为零且另外两相电压升高为线电压的额定值时，发生金属性单相接地故障，电压等于零的相为故障接地相；当配电网中性点不接地、三相线路中一相电压降低但不为零且另外两相电压升高至高
于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，电压降低相为故障相；若故障相电流波形相对于正弦波的畸变程度未超过畸变阈值，则发生单相经过渡电阻接地故障；若故障相电流幅值突变量超过阈值且出现高频分量，则发生弧光接地故障；当配电网中性点不接地、三相线路中当两相电压降低且另外一相电压升高至高于相电压的额定值但低于线电压的额定值时，发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建芳，宋晓辉，李雅洁，张瑜，高菲，赵珊珊，徐冬杰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：