基于相电流分析的配电网单相接地故障判定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于相电流综合分析的配电网单相接地故障判定方法及装置，通过配电网各线路出线端采集的相电流作为判断信号，监测三相电流合成的零序电流幅值大小判断单相接地故障是否发生；判断单相接地故障发生，则获取故障发生前后相电流信号进行信号处理和故障特征分析，综合分析相电流暂态突变特征和稳态相位特征，最终根据综合分析算法得到线路判定结果。本发明专利技术可实现对金属、高阻和经间歇性电弧接地等多类型单相接地故障判定，扩大了线路判定技术的可行域，解决了定位技术仅适用于单一故障类型的问题；同时，仅利用相电流作为判断信号，可通过变电站已安装的相电流互感器获取信号，无需额外安装零序电压或电流互感器，技术适应性和鲁棒性强。技术适应性和鲁棒性强。技术适应性和鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
基于相电流分析的配电网单相接地故障判定方法及装置


[0001]本专利技术属于电力自动化
，涉及配电网中单相接地故障领域，更具体地，涉及一种基于相电流分析的配电网单相接地故障判定方法及装置。

技术介绍

[0002]随着经济发展，我国配电网辐射范围呈现不断扩大的趋势，所接电力电子设备比重不断提升，导致了配电网中出现了多种单相接地故障类型，单相接地故障特征复杂。但传统线路判定及定位技术的可行域较小，无法适用于多种故障类型，定位可靠性受到挑战。为了保证广大电力用户的生产生活质量，亟需提出一种可行域囊括多种故障类型的故障线路判定技术。
[0003]目前常见的故障线路判定技术可分为：试拉路法、零序比幅比相法、首半波法等。“试拉路”法作为一种传统故障定位方法，当出现单相接地故障时，现场工作人员通过依次动作变电站各条线路断路器的方式检查故障是否位于该条出线上。当单相接地故障位于该条出线上时，开关断开后故障消失；当故障位于其他线路时，开关动作后故障不消失。该方法通过多次的断路器、分段开关闭合与断开确定故障位置，极大增加了对断路器和开关的损耗，影响其使用寿命；并且每一次开关断开与闭合都会对系统中用电设备产生冲击，会造成不可逆的损耗，现场逐渐采用电流电压信号进行故障线路判断。零序比幅比相法是一种在配电网中性点不接地系统中应用广泛的一种单相接地故障线路判定技术。当存在多条出线的配网系统中发生单相接地故障后，系统中各出线的对地零序电流皆通过接地点返回线路，使得故障线路与非故障线路的零序电流流向和幅值产生差异，故障线路零序电流从线路流向母线且幅值最大，而正常线路的零序电流从母线流向线路且幅值较小，由此可较为灵敏地判断出故障所在线路。但随着电力电子设备在系统中所占比重的不断增加，接地故障点处出现了经间歇性电弧接地的情况，使得电流稳态特征模糊，无法保证线路判定技术的可靠性，同时由于消弧线圈的补偿作用，该技术无法适用于中性点经消弧线圈接地系统。首半波法是利用发生单相接地故障后零序电流与电压第一个半波的特征进行故障线路判定的技术。该技术的依据为：在单相接地故障发生后，故障线路上第一个半波零序电流和零序电压的极性相反，而在非故障线路上零序电流和电压的极性相同，由此可判断出故障线路。但当系统中出现经高阻接地情况时，其零序电流电压的暂态极性特征较微弱，易受到谐波和噪声的干扰，无法满足线路判定要求。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提出一种基于相电流综合分析的配电网单相接地故障判定方法及装置。通过配电网各线路出线端采集的相电流作为判断信号，首先通过监测三相电流合成的零序电流幅值大小判断单相接地故障是否发生；当零序电流幅值大于阈值后，判断单相接地故障发生，获取故障发生前后相电流信号进行信号处理和故障特征分析：根据暂态和稳态算法对相电流信号进行处理，综合分析相电流暂态突变特征
和稳态相位特征，最终根据综合分析算法得到线路判定结果。该方法通过综合分析相电流暂态突变特征和稳态相位特征，可实现对金属、高阻和经间歇性电弧接地等多类型单相接地故障判定，扩大了线路判定技术的可行域，解决了定位技术仅适用于单一故障类型的问题；同时，仅利用相电流作为判断信号，线路判定技术可通过变电站已安装的相电流互感器获取信号，无需额外安装零序电压或电流互感器，技术适应性和鲁棒性强。
[0005]具体地，本专利技术提出一种基于相电流综合分析的配电网单相接地故障判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1：通过安装在配电网各线路出线端的定位装置采集线路上的三相相电流并合成零序电流，根据设定的零序电流幅值阈值判断线路故障与否；
[0007]S2：当零序电流幅值大于阈值时，判断系统中发生单相接地故障，装置保护提取出故障录波并进行故障特征分析；
[0008]S3：利用小波模极大值计算故障发生准确时刻；而后分别根据暂态突变算法和稳态相位算法进行判断，并得出二者相应的数值结果；
[0009]S4：根据线路零序电流幅值计算出的加权系数，利用综合分析算法结合暂态和稳态算法数值结果完成相电流综合分析判断，当判断结果大于门槛值时得出此线路为故障线路，否则为正常线路。
[0010]优选地，所述步骤S1包括：
[0011]根据公式可获取零序电流，并通过现场数据设置零序电流幅值阈值，区分线路故障与正常状态。
[0012]优选地，所述步骤S2包括：
[0013]当单相接地故障发生时，零序电流将在故障发生时刻处发生突变，利用小波模极大值算法对零序电流进行处理，找出电流突变点及突变时刻，即确定故障发生时刻。
[0014]优选地，所述步骤S3包括：
[0015]通过分别分析电流暂态突变方向和稳态相位特征，并分别依据暂态突变算法和稳态相位判断线路是否为故障线路，获得基于暂态突变方向算法判断结果RES
ti
和稳态相位算法判断结果RES
si
。
[0016]优选地，所述步骤S4中，根据暂态突变算法进行判断包括：
[0017]S41：根据由小波模极大值得到的故障准确发生时刻对应的采样点x0，并在采样点附近规定计算区间，同时该区间可将故障发生时刻x0包含其中，其中，本专利技术设置计算区间为[x0‑
4，x0+5]；
[0018]S42：分别将计算区间内的对应函数值与相邻值做差，并取结果的绝对值，找到最大变化值所对应的采样点作为突变方向确定点；
[0019]S43：利用突变方向确定点所对应的函数值与故障发生时刻采样点对应的参考值确定该相相电流突变方向；
[0020]S44：通过比较同一线路出线端获取的三相相电流所对应的突变方向Dir，当出现两相计算结果Dir相同，而另外一相不同，可判断为故障线路；当出现线路上三相计算结果Dir皆相同，则可判断出为正常线路。
[0021]优选地，所述步骤S42包括：
[0022]假设相电流为
[0023]y＝f(x)
[0024]其中x为采样点；y为电流值；
[0025]通过下式找出对应的最大变化量y
max
及其所对应的采样点x
max
，并获取突变方向Dir：
[0026]y
max
＝max{|f(x0‑
4)
‑
f(x0‑
3)|,|f(x0‑
3)
‑
f(x0‑
2)|...|f(x0+5)
‑
f(x0+6)|}
[0027]x
max
＝f
‑1(y
max
)
[0028][0029]优选地，所述基于稳态相位算法进行判断包括：
[0030]当单相接地故障发生后，通过小波模极大值确定故障发生时刻为x0，随后获取故障发生时刻2周期后的长度为1周期的故障电流信号，并减去本线路的零序电流值获取正序和负序电流，根据正序和负序电流获取其相位并判断其所在范围，确定结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相电流综合分析的配电网单相接地故障判定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过安装在配电网各线路出线端的定位装置采集线路上的三相相电流并合成零序电流；S2：当零序电流幅值大于阈值时，判断系统中发生单相接地故障，装置保护提取出故障录波并进行故障特征分析；S3：利用小波模极大值计算故障发生准确时刻；而后分别根据暂态突变算法和稳态相位算法进行判断，并得出二者相应的数值结果；S4：根据线路零序电流幅值计算出加权系数，利用综合分析算法结合暂态和稳态算法数值结果完成相电流综合分析判断，当判断结果大于门槛值时得出此线路为故障线路，否则为正常线路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：根据公式可获取零序电流，并通过现场数据设置零序电流幅值阈值，区分线路故障与正常状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：当单相接地故障发生时，零序电流将在故障发生时刻处发生突变，利用小波模极大值算法对零序电流进行处理，找出电流突变点及突变时刻，即确定故障发生时刻。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：通过分别分析电流暂态突变方向和稳态相位特征，并分别依据暂态突变算法和稳态相位判断线路是否为故障线路，获得基于暂态突变方向算法判断结果RES
ti
和稳态相位算法判断结果RES
si
。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：S41：根据由小波模极大值得到的故障准确发生时刻对应的采样点x0，并在采样点附近规定计算区间，同时该区间可将故障发生时刻x0包含其中，其中，本发明设置计算区间为[x0‑
4，x0+5]；S42：分别将计算区间内的对应函数值与相邻值做差，并取结果的绝对值，找到最大变化值所对应的采样点作为突变方向确定点；S43：利用突变方向确定点所对应的函数值与故障发生时刻采样点对应的参考值确定该相相电流突变方向；S44：通过比较同一线路出线端获取的三相相电流所对应的突变方向Dir，当出现两相计算结果Dir相同，而另外一相不同，可判断为故障线路；当出现线路上三相计算结果Dir皆相同，则可判断出为正常线路。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S42包括：假设相电流为y＝f(x)其中x为采样点；y为电流值；通过下式找出对应的最大变化量y
max
及其所对应的采样点x
max
，并获取突变方向Dir：y
max
＝max{|f(x0‑
4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志伟，郑子墨，王彦静，张继良，李柠齐，徐伟力，石永昌，齐海星，刘文祥，
申请(专利权)人：北京丹华昊博电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：