配电线路单相接地故障离线定位策略制造技术

本发明专利技术公开了配电线路单相接地故障离线定位策略，具体包括：首先对分布电容和分布电感进行研究分析，其次，在理论分析的基础上，确定注入交流信号的大小和频率，然后在

【技术实现步骤摘要】
配电线路单相接地故障离线定位策略


[0001]本专利技术属于电力系统接地故障
，涉及配电线路单相接地故障离线定位策略
。

技术介绍

[0002]当前，国内的配电线路覆盖面积广泛，线路长且分支众多，运行环境复杂多变；配电网电缆线路的增长速度接近
10
％，这导致了故障发生的概率大幅上升；据统计，配电网系统发生的故障中有
70
％是由于单相接地故障直接或间接引发，并且常伴随着过电压烧毁或击穿站内设备等问题；因此，迫切需要对配电网的线路运行状态进行诊断分析，并在发生单相接地故障时能够准确地选线定位，以缩短故障排除时间，降低大范围停电的风险，并提高站内设备的使用寿命
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供配电线路单相接地故障离线定位策略，具备准确定位故障点的特点
。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，配电线路单相接地故障离线定位策略，具体包括：首先对分布电容和分布电感进行研究分析，其次，在理论分析的基础上，确定注入交流信号的大小和频率，然后在
SVPWM
波控制技术
、PID
双闭环反馈控制技术
、
高频开关功率变换技术的研究基础上，研制可调频的便携式调频小电流信号源，最后，通过对噪声相关性和自适应形态学滤波分析的基础上，研制信号检测器并阐述其工作原理
。
[0005]本专利技术的特点还在于：
[0006]其中配电线路单相接地故障离线定位策略，具体包括：具体按照以下步骤实施：
[0007]步骤1，考虑输电线路参数对所注入的调频交流小信号的影响，对线路分布电容和分布电感进行研究分析；
[0008]步骤2，基于分布电容电流与频率关系和实际工程中的经验，确定调频交流小信号的大小和频率；
[0009]步骤3，在
SVPWM
波控制技术
、PID
双闭环反馈控制技术
、
高频开关功率变换技术的研究基础上，项目研制可调频的便携式小电流信号源；
[0010]步骤4，基于噪声相关性和自适应形态滤波的理论分析，阐述除去噪声的原理并研制出信号检测器；
[0011]其中步骤1具体为：考虑线路均匀分布，则得到三相电力线路单相导线对地的分布电容为，如式
(1)
所示：
[0012][0013]式中，
Dm
为几何均距，
r
为导线半径，
Dab、Dbc、Dca
为线间距离；
[0014]考虑电容分布的极限情况，城镇档距取
40
～
50
米，郊区档距取
60
～
100m
，线间距离
Dm
取
0.6m
，且三角排列，这时的分布电容最大，导线截面积取
240mm2，得配电网最大分布电容，如式
(2)
所示：
[0015][0016]同理，分布电容的最小值
C2，线间距取最大值
1m
且水平排列，导线半径取最小值，即截面积取
35mm2，如式
(3)
所示：
[0017][0018]考虑配电线路导线分布电感，设单位长度线段上的电感为
L1，则分布电感为，如式
(4)
所示：
[0019][0020]最大分布电感
L1，档距选择
100
米，导线线距为
1m
，导线截面积取
20mm2，且导线水平排列时，如式
(5)
所示：
[0021][0022]取最小电感
L2，档距选择
40
米，导线线距为
0.6m
，导线截面积取
240mm2，且导线三角排列，如式
(6)
所示：
[0023][0024]当频率等于
50Hz
，线间距离
0.75
米，导线截面积
150mm2
时，该等效电路的输入阻抗
Z
，如式
(7)
所示：
[0025][0026]其中步骤2具体为：
[0027]规定流入故障点的电流能大于流过导线的分布电容电流，如式
(8)
所示：
[0028][0029]为了确保检测器可以识别并区分电容电流和故障电流，取边界条件，使得电容电流
Ic
小于等于故障电流
Ir
，
Ir
＝
Ic
，如式
(9)
所示：
[0030][0031]为了确保交流信号探测器的性能有良好表现，当流入故障点的电流达到
IA
以上时，定位效果理想，则选择故障点电流
IA
；为了探测器能分辨出故障电流，所以流入分布电容的电流最大也应该是
IA
，由于故障电阻与分布电容是并联关系，则注入电流是
[0032]在选择注入交流信号时，考虑到分布电容电流与频率的关系，整个传输线路看作是多个微分段级联，传输线路由
n
个同样的电路组成，依此类推，输入阻抗为
Z
，得到式
(10)
：
[0033][0034]其中步骤3具体为：
[0035]SVPWM
的基本原理是将三相电压转换为空间矢量，并通过调整这些空间矢量的幅值和相位，控制电力逆变器输出的电压波形；
[0036]在
PID
电流双闭环反馈控制技术中，电流有效值采用外环控制，同时通过比例积分
PI
调节器，对输出电流的有效值进行控制，使输出电流与设定电流值相同，通过
PID
双闭环反馈控制技术控制电流稳定输出，使得注入交流信号具有恒定的特性；
[0037]对于高频开关功率变换技术注入交流信号电源采用高频功率开关技术进行功率变换，功率器件采用第五代
IGBT
，并充分利用了在高频开关工作方式下
IGBT
的低损耗性能；通过
SVPWM
变换和控制，实现大功率变流；为了提高系统的性能，
IGBT
及其驱动
、
保护和吸收电路被组装成单相逆变单元模块；
[0038]在这个结构中，交
‑
直部分采用了三相桥式整流器，将输入电源转换为平稳的直流电信号，然后通过电解电容进行滤波，使其变得更加稳定，
H
全桥逆变器采用了
IGBT
作为开关元件，在空间矢量脉宽调制方式
SVPWM
的控制下对逆变器进行操作，将平稳的直流电信号转换为脉宽调制输出的交流电信号，其中交流信号的基波频率与所需的电源输出频率相匹配，逆变器输出的调制波经过变压器和由电容组成的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
配电线路单相接地故障离线定位策略，其特征在于，具体包括：首先对分布电容和分布电感进行研究分析，其次，在理论分析的基础上，确定注入交流信号的大小和频率，然后在
SVPWM
波控制技术
、PID
双闭环反馈控制技术
、
高频开关功率变换技术的研究基础上，研制可调频的便携式调频小电流信号源，最后，通过对噪声相关性和自适应形态学滤波分析的基础上，研制信号检测器并阐述其工作原理
。2.
根据权利要求1所述的配电线路单相接地故障离线定位策略，其特征在于，具体包括：具体按照以下步骤实施：步骤1，考虑输电线路参数对所注入的调频交流小信号的影响，对线路分布电容和分布电感进行研究分析；步骤2，基于分布电容电流与频率关系和实际工程中的经验，确定调频交流小信号的大小和频率；步骤3，在
SVPWM
波控制技术
、PID
双闭环反馈控制技术
、
高频开关功率变换技术的研究基础上，项目研制可调频的便携式小电流信号源；步骤4，基于噪声相关性和自适应形态滤波的理论分析，阐述除去噪声的原理并研制出信号检测器
。3.
根据权利要求2所述的配电线路单相接地故障离线定位策略，其特征在于，所述步骤1具体为：考虑线路均匀分布，则得到三相电力线路单相导线对地的分布电容为，如式
(1)
所示：式中，
Dm
为几何均距，
r
为导线半径，
Dab、Dbc、Dca
为线间距离；考虑电容分布的极限情况，城镇档距取
40
～
50
米，郊区档距取
60
～
100m
，线间距离
Dm
取
0.6m
，且三角排列，这时的分布电容最大，导线截面积取
240mm2，得配电网最大分布电容，如式
(2)
所示：同理，分布电容的最小值
C2，线间距取最大值
1m
且水平排列，导线半径取最小值，即截面积取
35mm2，如式
(3)
所示：考虑配电线路导线分布电感，设单位长度线段上的电感为
L1，则分布电感为，如式
(4)
所示：最大分布电感
L1，档距选择
100
米，导线线距为
1m
，导线截面积取
20mm2，且导线水平排列时，如式
(5)
所示：
取最小电感
L2，档距选择
40
米，导线线距为
0.6m
，导线截面积取
240mm2，且导线三角排列，如式
(6)
所示：当频率等于
50Hz
，线间距离
0.75
米，导线截面积
150mm2
时，该等效电路的输入阻抗
Z
，如式
(7)
所示：
4.
根据权利要求2所述的配电线路单相接地故障离线定位策略，其特征在于，所述步骤2具体为：规定流入故障点的电流能大于流过导线的分布电容电流，如式
(8)
所示：为了确保检测器可以识别并区分电容电流和故障电流，取边界条件，使得电容电流
Ic
小于等于故障电流
Ir
，
Ir
＝
Ic
，如式
(9)
所示：为了确保交流信号探测器的性能有良好表现，当流入故障点的电流达到
IA
以上时，定位效果理想，则选择故障点电流
IA
；为了探测器能分辨出故障电流，所以流入分布电容的电流最大也应该是
IA
，由于故障电阻与分布电容是并联关系，则注入电流是在选择注入交流信号时，考虑到分布电容电流与频率的关系，整个传输线路看作是多个微分段级联，传输线路由
n
个同样的电路组成，依此类推，输入阻抗为
Z
，得到式
(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李生珠，王泽一，黄逸宁，杨明，赵冰，葛玉林，樊轩鸣，李东有，许成哲，张超，郭蓓，王旭，王东林，蔡志伟，齐海星，毕俊杰，祝忠思，李柠齐，
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：