直流配电网单极接地故障方向判断方法及其判断系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流配电网单极接地故障方向判断方法及其系统，若为正极接地故障时，自故障时刻起随机进行采样，提取每次采样的正极电流故障分量的正半波和负半波，在每次采样后计算正半波积分值A

【技术实现步骤摘要】
直流配电网单极接地故障方向判断方法及其判断系统


[0001]本专利技术属于电力系统
，更具体地，涉及一种直流配电网单极接地故障方向判断方法及其判断系统。

技术介绍

[0002]随着城市负荷密度和直流负荷占比的增长，直流配电网因其运行调控灵活、传输容量大、直流负荷匹配性能好等优势而得到推广应用。故障方向判断是直流配电网继电保护的基础。然而，相较于高压直流输电网，直流配电网具有馈线短、分支多、无边界元件等结构特点，且其单极接地故障特征微弱，故障检测和故障方向判断存在较大难度。
[0003]目前虽然针对直流配电网单极接地故障检测及保护开展了相关研究工作，例如借助边界元杰实现故障方向判别，或利用故障波进行故障方向判别。但仍然存在一些问题，集中表现为：(1)借助边界元件实现故障方向判别，但直流配电网多馈线分支不具备边界元件，无法对于馈线分支的故障方向进行判别；(2)利用故障行波进行故障方向判断及定位，但是直流配电网短馈线应用场合下行波特征并不明显，判断结果容易产生错误。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种直流配电网单极接地故障方向判断方法及其判断系统，其目的在于充分利用直流配电网单极接地故障电流的暂态分量特征进行故障方向判断，满足直流配电网多分支、短馈线、无边界元件结构下的继电保护的应用要求，保证直流配电网的安全可靠运行。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种直流配电网单极接地故障方向判断方法，其包括：
[0006]获取线路保护安装处的信号；
[0007]根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻；以及识别故障类型，若所述故障类型为正极接地故障，自故障时刻起随机进行采样；
[0008]提取每次采样的正极电流故障分量的正半波Δi
dcp1
(k)＝Δi
dcp
(k)+|Δi
dcp
(k)|和负半波Δi
dcp2
(k)＝|Δi
dcp
(k)
‑
|Δi
dcp
(k)||，其中，k为采样序号，Δi
dcp
(k)为第k次采样所提取的正极电流故障分量；
[0009]在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A
p1k
为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A
p2k
为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A
p1k
和负半波积分值A
p2k
，若对于连续M次采样均满足A
p1k
≥A
p2k
，则判定为正极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A
p1k
<A
p2k
，则判定为正极反向接地故障，M≥2。
[0010]在一实施例中，若所述故障类型为负极故障接地，自故障时刻起随机进行采样，提取每次采样的负极电流故障分量的正半波Δi
dcn1
(k)＝Δi
dcn
(k)+|Δi
dcn
(k)|和负半波Δi
dcn2
(k)＝|Δi
dcn
(k)
‑
|Δi
dcn
(k)||，其中，k为采样序号，Δi
dcn
(k)为第k次采样所提取的负
极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A
n1k
为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A
n2k
为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A
n1k
和负半波积分值A
n1k
，若对于连续M次采样均满足A
n1k
≤A
n2k
，则判定为负极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A
n1k
>A
n2k
，则判定为负极反向接地故障，M≥2。
[0011]在一实施例中，正极电流故障分量正半波和负半波积分值A
p1k
和A
p2k
的计算公式为
[0012][0013]其中，Δi
dcp1
(j)为第j次采样的正极电流故障分量的正半波，Δi
dcp2
(j)为第j次采样的正极电流故障分量的负半波。
[0014]在一实施例中，负极电流故障分量正半波和负半波积分值A
n1k
和A
n2k
的计算公式为：
[0015][0016]其中，Δi
dcn1
(j)为第j次采样的负极电流故障分量的正半波，Δi
dcn2
(j)为第j次采样的负极电流故障分量的负半波。
[0017]在一实施例中，
[0018]获取线路保护安装处的信号，包括：
[0019]采集安装线路保护安装处的正极对地电压u
dcp
、负极对地电压u
dcn
、正极电流i
dcp
以及负极电流i
dcn
，并计算得到极间电压u
dc
＝u
dcp
‑
u
dcn
；
[0020]根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻，包括：
[0021]计算正极对地电压u
dcp
的变化率负极对地电压u
dcn
的变化率以及极间电压u
dc
的变化率并取三种变化率的最大值与方向元件启动阈值ΔU
dcset
进行比较，若则启动方向元件，并记录启动时刻t
f
作为故障发生时刻；
[0022]其中，启动阈值ΔU
dcset
的计算公式为：
[0023]ΔU
dcset
＝K
dcset
ΔU
max
[0024]式中，K
dcset
为可靠系数，取值为1.1～1.2；ΔU
max
为正常运行时u
dcp
、u
dcn
及u
dc
变化
率绝对值的最大值。
[0025]在一实施例中，识别故障类型，包括：
[0026]计算共模电压u
com
＝(u
dcp
+u
dcn
)/2，并与故障极选极整定值U
cset
进行比较，若u
com
≤
‑
U
cset
，则判定为正极接地；若u
com
≥U
cset
，则判定为负极接地；否则，判定为极间短路；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，包括：获取线路保护安装处的信号；根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻；以及识别故障类型，若所述故障类型为正极接地故障，自故障时刻起随机进行采样；提取每次采样的正极电流故障分量的正半波Δi
dcp1
(k)＝Δi
dcp
(k)+|Δi
dcp
(k)|和负半波Δi
dcp2
(k)＝|Δi
dcp
(k)
‑
|Δi
dcp
(k)||，其中，k为采样序号，Δi
dcp
(k)为第k次采样所提取的正极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A
p1k
为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A
p2k
为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A
p1k
和负半波积分值A
p2k
，若对于连续M次采样均满足A
p1k
≥A
p2k
，则判定为正极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A
p1k
<A
p2k
，则判定为正极反向接地故障，M≥2。2.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，若所述故障类型为负极故障接地，自故障时刻起随机进行采样，提取每次采样的负极电流故障分量的正半波Δi
dcn1
(k)＝Δi
dcn
(k)+|Δi
dcn
(k)|和负半波Δi
dcn2
(k)＝|Δi
dcn
(k)
‑
|Δi
dcn
(k)||，其中，k为采样序号，Δi
dcn
(k)为第k次采样所提取的负极电流故障分量；在每次采样后计算正半波积分值和负半波积分值，第k次采样对应的正半波积分值A
n1k
为前k次采样的正半波之和，第k次采样对应的负半波积分值A
n2k
为前k次采样的负半波之和；逐点比较正半波积分值A
n1k
和负半波积分值A
n1k
，若对于连续M次采样均满足A
n1k
≤A
n2k
，则判定为负极正向接地故障，若对于连续M次采样均满足A
n1k
>A
n2k
，则判定为负极反向接地故障，M≥2。3.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，正极电流故障分量正半波和负半波积分值A
p1k
和A
p2k
的计算公式为其中，Δi
dcp1
(j)为第j次采样的正极电流故障分量的正半波，Δi
dcp2
(j)为第j次采样的正极电流故障分量的负半波。4.如权利要求2所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，负极电流故障分量正半波和负半波积分值A
n1k
和A
n2k
的计算公式为：其中，Δi
dcn1
(j)为第j次采样的负极电流故障分量的正半波，Δi
dcn2
(j)为第j次采样的负极电流故障分量的负半波。5.如权利要求1所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，
获取线路保护安装处的信号，包括：采集安装线路保护安装处的正极对地电压u
dcp
、负极对地电压u
dcn
、正极电流i
dcp
以及负极电流i
dcn
，并计算得到极间电压u
dc
＝u
dcp
‑
u
dcn
；根据所述信号，在确定出发生故障时，记录故障发生时刻，包括：计算正极对地电压u
dcp
的变化率负极对地电压u
dcn
的变化率以及极间电压u
dc
的变化率并取三种变化率的最大值与方向元件启动阈值ΔU
dcset
进行比较，若则启动方向元件，并记录启动时刻t
f
作为故障发生时刻；其中，启动阈值ΔU
dcset
的计算公式为：ΔU
dcset
＝K
dcset
ΔU
max
式中，K
dcset
为可靠系数，取值为1.1～1.2；ΔU
max
为正常运行时u
dcp
、u
dcn
及u
dc
变化率绝对值的最大值。6.如权利要求5所述的直流配电网单极接地故障方向判断方法，其特征在于，识别故障类型，包括：计算共模电压u
com
＝(u
dcp
+u
dcn
)/2，并与故障极选极整定值U
cset
进行比较，若u
com
≤
‑
U
cset
，则判定为正极接地；若u
com...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹项根，窦真兰，张哲，张春雁，陈卫，孙沛，文明浩，韩杰祥，祁颢，余江，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：