[發(fā)明專利]單相接地故障診斷方法和裝置

有效

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• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101943737A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施慎行;董新洲
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01B7/02
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域的電力系統(tǒng)故障檢測技術(shù)，具體而言，涉及一種單相接地故障診斷方法和裝置。

背景技術(shù)

小電流接地系統(tǒng)是指發(fā)生單相接地故障時，故障電流較小的系統(tǒng)，具體指中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈或者中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，俗稱小電流系統(tǒng)。小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，因不構(gòu)成短路回路，不必快速切除故障線路，停止用戶供電。據(jù)統(tǒng)計，單相接地故障占整個配電系統(tǒng)所有故障的70％以上。為保證供電可靠性，我國的配電系統(tǒng)通常采用小電流系統(tǒng)。小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，如不能及時消除故障，故障點的故障電弧可能燒毀設(shè)備，并引發(fā)相間故障，擴(kuò)大事故，因此我國的電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障允許帶電運(yùn)行兩小時，也意味著單相接地故障必須在兩小時內(nèi)清除。為清除故障，必須確定故障線路和故障點，對應(yīng)的技術(shù)稱為故障選線和故障測距技術(shù)，統(tǒng)稱為故障診斷技術(shù)。

圍繞小電流系統(tǒng)的單相接地故障診斷技術(shù)，國內(nèi)外的研究者進(jìn)行了長期廣泛地研究。根據(jù)所利用的信號來源，故障診斷方法可分為基于故障信號的方法和基于注入信號的方法。基于故障信號的方法利用故障產(chǎn)生的電氣量特征的不同來實現(xiàn)故障診斷；基于注入信號的方法需要外加信號來進(jìn)行故障診斷。為保證電力系統(tǒng)高電壓大電流條件下的設(shè)備安全，基于故障信號的方法更加適合于電力系統(tǒng)的需要，但是目前為止，尚未有完整的基于故障信號的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障診斷方法。基于故障信號的方法根據(jù)所利用的信號狀態(tài)又分為穩(wěn)態(tài)信號法和暫態(tài)分量法。穩(wěn)態(tài)信號法是利用小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的工頻穩(wěn)態(tài)信號，但是由于小電流接地系統(tǒng)單相接地故障不構(gòu)成明顯的短路回路，尤其是中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障特征不明顯，因此目前，基于穩(wěn)態(tài)信號法的故障診斷方法理論上存在先天不足，現(xiàn)場應(yīng)用也表明不能滿足現(xiàn)場運(yùn)行的需求。

暫態(tài)分量法基于單相接地暫態(tài)過程中電氣量特征，又可分為首半波法、特征頻段法和行波法。本質(zhì)上而言，三種方法所利用的電氣量是不同的，首半波法利用半個周波的信息，特征頻段法利用故障暫態(tài)過程中的特征頻帶，而行波法利用的是故障發(fā)生瞬間的初始行波，也是行波波頭。首半波法基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)，利用故障線路暫態(tài)零序電流和電壓首半波的幅值和方向均與非接地線不同的特點，實現(xiàn)選線。特征頻段法研究故障暫態(tài)過程中的特征頻段，基于特征頻段中電壓電流特征來實現(xiàn)選線。但由于故障發(fā)生的條件不確定，如故障時刻，故障位置，故障電阻等等，因此特征頻段的選擇是個難題。另外首半波法和特征頻段法只能實現(xiàn)單相接地故障選線，不能進(jìn)行故障測距，不能構(gòu)成完整的單相接地故障診斷。行波法基于故障產(chǎn)生的在系統(tǒng)中傳播的行波，基于初始行波的特征不同來實現(xiàn)故障選線，基于故障線路上模量行波的特征來實現(xiàn)故障測距。但是電力系統(tǒng)中無法直接獲得模量行波，需要通過相模變換將三相互感器獲得的三相行波變換為模量行波，而在絕大多數(shù)的小電流接地系統(tǒng)中由于單相接地不需要跳閘，因此通常只安裝兩相互感器和零序互感器，因此無法獲取三種模量行波，從而也無法實現(xiàn)單相接地故障診斷。

因此，需求一種新的方式，能在現(xiàn)有小電流接地系統(tǒng)中只安裝了兩相互感器和零序互感器情況下，進(jìn)行小電流接地系統(tǒng)單相接地故障診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種新的方式，能在現(xiàn)有小電流接地系統(tǒng)中只安裝了兩相互感器和零序互感器情況下，進(jìn)行小電流接地系統(tǒng)單相接地故障診斷。

有鑒于此，本發(fā)明公開了一種故障診斷方法，用于確認(rèn)小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生單相接地故障并確認(rèn)發(fā)生故障的故障點的位置，包括：步驟102，實時同步采集小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓和所述母線對應(yīng)的所有出線的電流行波；步驟104，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動時，根據(jù)所述所有出線的電流行波，以在所述所有出線中確認(rèn)發(fā)生擾動的出線；步驟106，根據(jù)所述工頻電壓，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；步驟108，在所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，確認(rèn)所述發(fā)生擾動的出線為故障出線，根據(jù)所述故障出線上的電流行波，得到所述故障出線上的電流行波的采集點到所述故障點的距離。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述步驟102中，使用電壓互感器采集所述母線的電壓互感器開口三角電壓作為所述工頻電壓，使用一相電流互感器和零序電流互感器采集所述所有出線的每個出線的電流行波。