本发明专利技术公开了一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，方法包括以下步骤：步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录；步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据；步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模。本发明专利技术实现了对本次故障电弧的数学模型的建立，对单相接地故障电弧的进行有效检测，提高了配电线路接地故障类型的辨识度，更好的对被监测线路进行故障预警。对被监测线路进行故障预警。对被监测线路进行故障预警。
【技术实现步骤摘要】
单相接地故障电弧的建模方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，属于配电线路故障建模
技术介绍
[0002]电弧故障模型可以直接理解为电弧电压与电流之间的动态关系描述。最为著名的动态电弧模型为Cassie模型(1939年提出)和Mayr模型(1943年提出)，Cassie模型动态比较的是瞬态电弧电压与电弧稳态电压的大小，适合用于大电流情况下的电弧建模，而交流滤波器支路的阻抗较大，电流较小；Mayr模型动态比较的是电弧瞬时功率与热传导功率的大小，在工频条件下做电弧仿真建模效果令人满意。
[0003]专利申请号202111145420.5《一种配电网弧光接地故障建模分析方法》提出将故障支路视为空气击穿后产生的击穿间隙电弧与可变电阻的串联组合的方法建立适用于不同场景下基于击穿间隙与可变电阻的配电网弧光接地故障模型，但没有说明弧光接地故障的类型及故障线路的性质。
[0004]专利申请号201710335098.X《一种断路器内部击穿电弧建模方法》提出利用Mayr模型和传统时变电阻模型的加权来构建预燃弧阶段的动态电弧电阻，将预燃弧阶段分为起弧阶段和不完全燃弧阶段，将全熄弧阶段分为准熄弧阶段和熄弧阶段，建立了改进的三段式电弧模型，但并未说明电弧模型在开放空间是否适用，在实际应用中如何界定和区分各阶段。
[0005]结合配电电缆的结构特点，以及故障的物理过程，通常是由水树、电树发展形成击穿故障，仅用上面所述电弧模型不足以准确描述其动态特性。
技术实现思路
<br/>[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，能够实现对单相接地故障电弧的检测。
[0007]本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供的一种单相接地故障电弧的建模方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；
[0010]步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；
[0011]步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；
[0012]步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：
[0013]U(n)＝kI(n)
x
g
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。
[0015]作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，采用弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。
[0016]作为本实施例一种可能的实现方式，所述的三相电压，用来判断故障相；所述判断故障相的具体方法为故障期间有效值最小的相电压所属相为故障相。
[0017]作为本实施例一种可能的实现方式，所述的三相电流，根据故障相的相电流的有效值判断xy的取值，当故障相相电流有效值大于5kA时，取x为0.15，y为0.5；当故障相相电流有效值小于等于5kA时，取x为0.2，y为0.47，其中故障相相电流有效值为使用故障前3个周波数据的计算值。
[0018]作为本实施例一种可能的实现方式，所述的零序电流，用来求取流过电弧的电流，所述求取流过电弧的电流的具体方法为流过电弧的电流为零序电流的三倍。
[0019]作为本实施例一种可能的实现方式，所述燃弧的电弧长度g和系数k的确定过程为：
[0020]将零序电压U(n)和零序电流I(n)的瞬时值代入公式(1)中，求取g(n)和k(n)；
[0021]取g(n)和k(n)在燃弧期间的均值作为最终系数。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供的一种单相接地故障电弧的建模装置，包括：
[0023]数据采集模块，用于实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；
[0024]弧光接地故障检测模块，用于检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则数据采集模块继续实时对被监测配电线路进行电气量记录；
[0025]数据存储模块，用于存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；
[0026]电弧模型建立模块，用于根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：
[0027]U(n)＝ kI(n)
x
g
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0028]其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。
[0029]作为本实施例一种可能的实现方式，所述弧光接地故障检测模块通过弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。
[0030]作为本实施例一种可能的实现方式，所述的三相电压，用来判断故障相；所述判断故障相的具体方法为故障期间有效值最小的相电压所属相为故障相；
[0031]所述的三相电流，根据故障相的相电流的有效值判断xy的取值，当故障相相电流有效值大于5kA时，取x为0.15，y为0.5；当故障相相电流有效值小于等于5kA时，取x为0.2，y为0.47，其中故障相相电流有效值为使用故障前3个周波数据的计算值；
[0032]所述的零序电流，用来求取流过电弧的电流，所述求取流过电弧的电流的具体方
法为流过电弧的电流为零序电流的三倍。
[0033]作为本实施例一种可能的实现方式，所述燃弧的电弧长度g和系数k的确定过程为：
[0034]将零序电压U(n)和零序电流I(n)的瞬时值代入公式(1)中，求取g(n)和k(n)；
[0035]取g(n)和k(n)在燃弧期间的均值作为最终系数。
[0036]本专利技术实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
[0037]本专利技术基于对配电线路单相接地故障的基础理论，通过实时监测故障线路，并根据故障录波数据对所提出的电弧模型的关键系数进行计算，最终实现了对本次故障电弧的数学模型的建立，对单相接地故障电弧的进行有效检测。本专利技术使用的信号数据获取方便，判据简单，适应性更强，可有效的提高配电线路接地故障类型的辨识度，更好的对被监测线路进行故障预警。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：U(n)＝ kI(n)
x
g
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。2.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，在步骤2中，采用弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。3.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的三相电压，用来判断故障相；所述判断故障相的具体方法为故障期间有效值最小的相电压所属相为故障相。4.根据权利要求3所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的三相电流，根据故障相的相电流的有效值判断xy的取值，当故障相相电流有效值大于5kA时，取x为0.15，y为0.5；当故障相相电流有效值小于等于5kA时，取x为0.2，y为0.47，其中故障相相电流有效值为使用故障前3个周波数据的计算值。5.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的零序电流，用来求取流过电弧的电流，所述求取流过电弧的电流的具体方法为流过电弧的电流为零序电流的三倍。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述燃弧的电弧长度g和系数k的确定过程为：将零序电压U(n)和零序电流I(n)的瞬时值代入公式(1)中，求取g(n)和k(n)；取g(n)和k(n)在燃弧期间的均值作为最终系数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。