基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法技术

本发明专利技术涉及接地故障定位技术领域，具体公开了一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法，包括以下步骤：数据采集设备检测单相接地故障发生时三相电流的波形，去除负荷电流，得到三相故障电流；通过滑动计算，得到三相故障电流有效值；遍历找出得到的三相故障电流有效值的最大值；确定该值所在相为故障相；以该值的采样点为基准点；提取基准点处三相故障电流有效值的基波幅值；计算所提取基波幅值最大的相的基波幅值与剩余两相的基波幅值和的比值，即相不对称比值，根据相不对称比值定位单相接地故障。本发明专利技术解决了三相电流受到高频信号干扰而导致相不对称比值计算结果不准确的问题，获取准确的不对称度评价结果，工程实用性强。工程实用性强。工程实用性强。

【技术实现步骤摘要】
基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法


[0001]本专利技术涉及接地故障定位
，尤其涉及一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法。

技术介绍

[0002]现有的6～35kV电网大多数采用中性点不直接接地方式，包括中性点经消弧线圈接地、经高阻接地和不接地。这种运行方式在发生单相接地时的接地电流往往比负荷电流小很多，而且故障点处的电弧一般能够自行熄灭，这样的系统被称为小电流接地系统。在实际产生的故障中，单相接地占配电网故障的总故障的80%以上。虽然单相接地仍能继续运行，不会造成线路断电，但是带单相接地故障长时间运行就容易使正常相绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路故障，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统连续运行。所以及时地确定故障点并排除故障是亟待解决的问题。
[0003]在配电网发生接地故障的瞬间，电网结构发生变化，相应的三相电流也发生变化。“相不对称”算法就是基于接地故障发生时的电流特征计算、评价三相电流的不对称度，从而实现接地故障的定位。作为评价不对称度的一个重要标准，相不对称比值在实际场景中常会因三相电流受到高频信号干扰而导致计算结果不准确，从而导致不对称度的评价结果不准确，进而影响接地故障的定位准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法，解决了三相电流受到高频信号干扰而导致相不对称比值计算结果不准确的问题，获取准确的相不对称比值计算结果。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法，包括以下步骤：
[0007]S1，数据采集设备检测单相接地故障发生时三相电流的波形，去除负荷电流，得到三相故障电流。
[0008]S2，通过滑动计算，得到三相故障电流有效值。
[0009]S3，遍历找出得到的三相故障电流有效值的最大值。
[0010]确定该值所在相为故障相；以该值的采样点为基准点。
[0011]S4，提取基准点处三相故障电流有效值的基波幅值。
[0012]S5，计算所提取基波幅值最大的相的基波幅值与剩余两相的基波幅值和的比值，即相不对称比值，根据相不对称比值定位单相接地故障。
[0013]优选地，所述S1中去除负荷电流，得到三相故障电流的具体方式是将三相电流采样值中完整周波的采样数据等相位地减去第一个周波的采样数据。
[0014]优选地，所述S4中使用离散傅里叶变换提取三相故障电流有效值的基波幅值。
[0015]优选地，所述S5中根据相不对称比值定位单相接地故障具体为：若相不对称比值
大于0.8，则确定当前检测节点位于故障区段内；否则确定当前检测节点位于故障区段外。
[0016]本专利技术的有益技术效果：解决了三相电流受到高频信号干扰而导致相不对称比值计算结果不准确的问题，获取准确的不对称度评价结果，工程实用性强。
[0017]本专利技术同最接近的对比文件CN113625123A相比，区别技术特征在于：
[0018]1.对滤波器的设计不同。对比文件中对于中性点不接地系统采用低通滤波，滤波器频带为0～600Hz；对于中性点经消弧线圈系统采用带通滤波，滤波器频带为150～600Hz。而本专利技术的权3中公开了去除高频信号干扰的方法为使用离散傅里叶变换提取基波幅值进行相不对称计算。
[0019]分析对比文件中使用滤波器进行滤波的原因如下：单相接地故障发生后，可利用相电流的变化特征判断故障点位置，但目前业内对接地故障发生后的相电流，尤其是暂态部分的研究并不充分。借助Karrenbauer相模变换建立适当的单相接地故障模网等效模型，并据此对各个模网的输入阻抗幅频特性关系进行分析，从而确定不同模网之间随频率变化的分压情况，发现线模网络与零模网络之间的分压关系存在临界频率：在远低于临界频率时，故障点上游故障相电流与非故障相电流有明显差异，而其他区段三相电流相似；在远高于临界频率时，其他区段故障相电流与非故障相电流同样有明显差异，易在非故障区段造成误判。
[0020]图6~9为某线路中初相角为90
°
时的各区段相电流幅频特性，从中可以看出，当频率小于150Hz时，故障点上游故障相比上非故障相之和的比值不为0.5，其他区段的比值为0.5；当频率大于150Hz后，所有区段故障相比上非故障相之和的比值都不为0.5。在这种情况下，滤波器的频带如果设置错误，就容易使最后根据相不对称比值进行的定位出现误差。所以本专利技术设计了一种基于基波计算相不对称比值来定位单相接地故障的方法，只对基波信号进行处理，不需要使用滤波器也可以去除掉高频信号的干扰。
[0021]2.比值的计算方式不同。对比文件的方案是对同一测点的三相电流故障分量有效值进行排序，得到同一测点的三相电流故障分量有效值中的最大值和最小值并计算最大值与最小值的比值。而本专利技术权1中采用的是计算所提取基波幅值最大的相的基波幅值与剩余两相的基波幅值和的比值，即相不对称比值，利用相不对称比值实现更准确的单相接地故障定位。
[0022]本专利技术中相不对称比值的计算方式为最大值除以另外两相之和，这样设计计算方式的原因是在实际应用场景中，对于故障区段外的检测节点，基波幅值最大的相的值可能会很大，如果不将分母设置为另外两相之和（足够大），则容易计算得到较大的值，导致将检测节点判定为故障区段内。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的总体流程图。
[0024]图2为本专利技术实施例1中的原始三相电流。
[0025]图3为本专利技术实施例1中的故障电流三相电流有效值。
[0026]图4为本专利技术实施例2中的原始三相电流。
[0027]图5为本专利技术实施例2中的故障电流三相电流有效值。
[0028]图6为某线路中初相角为90
°
时故障点上游的相电流幅频特性。
[0029]图7为某线路中初相角为90
°
时故障点下游的相电流幅频特性。
[0030]图8为某线路中初相角为90
°
时健全线路1的相电流幅频特性。
[0031]图9为某线路中初相角为90
°
时健全线路2的相电流幅频特性。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，以具体阐述本专利技术的技术方案。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0033]实施例1：如图1所示，一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法，包括以下步骤：
[0034]S1：单相接地故障发生时，配电线路中的故障指示器1检测三相电流I
a
、I
b
、I
c
的波形，如图2所示。
[0035]去除负荷电流，计算公式为Δi
s = i
s
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据采集设备的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，数据采集设备检测单相接地故障发生时三相电流的波形，去除负荷电流，得到三相故障电流；S2，通过滑动计算，得到三相故障电流有效值；S3，遍历找出得到的三相故障电流有效值的最大值；确定该值所在相为故障相；以该值的采样点为基准点；S4，提取基准点处三相故障电流有效值的基波幅值；S5，计算所提取基波幅值最大的相的基波幅值与剩余两相的基波幅值和的比值，即相不对称比值，根据相不对称比值定位单相接地故障。2.根据权利要求1所述的一种基于数据采集设备的配电网单相接地故...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乾磊，张文艳，狄克松，李建赛，孙鹏祥，张永全，杜保鲁，罗超，张威龙，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：