[發明專利]一種配電網單相接地故障選線方法

有效

• 申請號: 201610834659.6
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN106199342B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 趙建文;梁靜;劉永佳;方子朝;張廣驍;劉鵬;趙斌;張乃元;李春輝
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于單相接地故障技術領域，具體涉及一種配電網單相接地故障選線方法。

背景技術

目前，消弧線圈接地的系統發生單相接地故障時，若未能有效的檢測出故障支路，則持續故障可能發展為更嚴重的兩相或三相短路，按照利用的信號來源，現有選線方法有注入信號法、故障信號法及信息融合法。注入信號法通過向電網外加信號選線，其信號源設計與控制復雜；故障信號法利用系統單相接地的穩態或暫態特征檢測故障支路；信息融合法通過融合多種信號和方法選線，被融合方法的有效域及其組合的有效性尚待研究。

故障信號法包括穩態選線和暫態選線方法，穩態選線法利用的穩態信號微弱，且在過補償的消弧線圈接地系統中存在死區，該方法應用受限；故障暫態信號包含的故障特征豐富，若能充分利用，有利于選線。利用暫態特征選線方面，主要集中在高頻特征的提取。用小波包分析暫態零序量選線時，小波法需要選擇最佳小波函數，其選擇困難；用S變換選線時，主要提取某頻帶的暫態信號極性或幅值特征，未考慮其它特征；用暫態行波選線時，行波波頭瞬時易逝，準確檢測有難度；用暫態直流特征方法選線時，其不能作為主判據；用暫態信號能量選線時，由于累積誤差較大，應用受限；用暫態全信號波形的差異性選線時，差異性閾值不易確定，影響選線效果；暫態過程機理復雜、狀態隨機，特別是小故障角或高阻接地的條件下，現有暫態選線的可靠性無法得到保證。另外，暫態信號頻率成分復雜，明確暫態信號中各頻率分量的分布特性是選線的前提，準確提取可用于選線的故障暫態特征信號是選線的關鍵。所以可將配電網發生單相接地故障時的零序電流成分劃 分為工頻分量和非工頻分量兩部分，其中，故障支路的非工頻分量大于非故障支路，利用這一特征識別故障支路。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種配電網單相接地故障選線方法，其設計新穎合理，步驟簡單，能自適應復雜故障狀態及不同網絡結構，采用迭代收斂的方式提取各支線的零序電流非工頻分量幅值，通過絕對值離差與臨界離差的對比進行故障選線，選線效果好，方法準確、可靠，物理意義明晰，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種配電網單相接地故障選線方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、故障信號的實時獲取：采用電網電壓傳變電路實時檢測電網電壓并通過電網電壓濾波器進行濾波去噪處理，采用零序電壓傳變電路實時檢測零序電壓并通過零序電壓濾波器進行濾波去噪處理，采用多個支線零序電流傳變電路實時檢測各支線零序電流并分別通過支線零序電流濾波器進行濾波去噪處理；

步驟二、故障信號的采集、存儲及分析處理：模數轉換器在微控制器的控制下，對步驟一中濾波去噪處理后的電網電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號進行周期采樣，并對每一采樣周期內所采集的信號進行模數轉換后輸出給微控制器，微控制器將其接收的電網電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號存儲在數據存儲器中，并對信號進行分析處理，得到電網電壓的相電壓的有效值U_a和零序電壓的有效值U₀；

步驟三、單相接地故障發生與否的判斷：微控制器將其分析處理得到的半個周波內的多個零序電壓的有效值U₀與設定的電網零序電壓門檻值U_OP＝0.15U_a相比較，當U₀≥U_op時，判斷為單相接地故障發生，執行步驟四；否則，當多個電網零序電壓U₀中有小于電網零序電壓門檻值U_op時，返回步驟二；

步驟四、各支線零序電流的非工頻分量的提取：微控制器對步驟二中各支線零序電流的非工頻分量進行提取，微控制器對任一支線的零序電流的非工頻分量的提取過程均相同，得到幅值系數向量其中，N為支線個數且N≥2，a_j為任一支線的支線零序電流的非工頻分量的幅值，1≤j≤N；

所述微控制器對任一支線的零序電流的非工頻分量的幅值a_j提取時，過程如下：