[發明專利]一種基于多點監測與電流電壓相差二階差分的故障線路識別方法

有效

• 申請號: 201811315117.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109375058B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 陳慶;李紅斌;楊世武;郝嘉睿
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種基于配電網線路多點監測與電流電壓相角差二階差分的故障線路識別方法，包括：在配電網各線路布置多個監測點；獲取電流電壓信號的相角差的二階差分；獲取每條線路的代表值；利用代表值識別故障線路和定位故障點。本發明提出的一種基于配電網線路多點監測與電流電壓相角差二階差分的故障線路識別方法，能夠準確識別單相接地故障線路并定位故障點所在區段。

技術領域

本發明屬于電氣技術領域，更具體地，涉及一種基于多點監測與電流電壓相差二階差分的故障線路識別方法。

背景技術

統計數據顯示，配電網故障中有一半以上屬于單相接地故障。我國配電網主要采用小電流接地方式，包括中性點不接地和經消弧線圈接地兩種。中性點不接地時，故障點可能產生難以熄滅的電弧，因此國家規定，接地故障電流超過一定數值時應采用經消弧線圈接地方式。

引入消弧線圈可以提高電網的安全性，但也會導致故障特征不明顯，使多回出線的電力系統發生單相接地故障時，識別故障線路更加困難。目前電網仍采用拉閘試停的方法識別故障線路，效率低下且會造成不必要的停電。

目前已經提出的單相接地故障線路識別方案，主要基于分析故障線路與非故障線路某些特征量的區別。其中選取的特征量主要有十種，分為穩態量和暫態量兩類。

基于穩態量的方法有：幅值法、相位法、最大法、五次諧波分量法、零序導納法、負序電流法、注入信號法。以幅值、相位法為例：在中性點不接地時，相較于非故障線路，故障線路電流幅值較大，相位相反，依此識別故障線路。但對于經消弧線圈接地方式，由于1)故障點零序電流受消弧線圈影響，幅值很小，難以測量；2)不受消弧線圈影響的狀態量本身幅值很小，測量困難；3)加入的電阻等因素限制，使測量存在不穩定性。上述七種方法都難以通過其特征量準確識別故障線路。

基于暫態量的方法有：首半波法、暫態電流方向法、小波能量法。暫態過程雖不受消弧線圈限制，但受限于1)故障發生時刻；2)對原始信號處理時，上下限頻率設置恰當與否；3)抗干擾能力差。基于暫態量的方法仍然無法準確識別故障線路。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于多點監測與電流電壓相差二階差分的故障線路識別方法，旨在解決現有技術中故障線路識別不準確的問題。

本發明提供了一種基于多點監測與電流電壓相差二階差分的故障線路識別方法，在配電網各條線路上布置多個監測點，并按照如下步驟實現故障線路識別和故障點定位：(1)獲取監測點處線路的三相電流和電壓波形信號；(2)對所述三相電流和電壓波形信號進行處理并獲得工頻下三相線路上兩信號相角差；(3)對每條線路，分別計算各相相角差的二階差分；(4)對每條線路上每個監測點，在設定的第一時間內，每間隔第二時間計算一次所述步驟(3)中各相相角差的二階差分；計算其絕對平均值；選用各監測點中絕對平均值最大的值作為該條線路代表值；(5)比較步驟(4)中獲取的各條線路代表值大小；(6)取步驟(4)獲取線路代表值的監測點序號，記為n；計算(2n+3)/2并取其整商值記為m；(7)確認故障點位于序號為m和m+1的監測點之間。

更進一步地，在步驟(2)中，對所述三相電流和電壓波形信號進行快速傅里葉變換，獲得工頻下三相線路上兩信號相角差。

更進一步地，在步驟(3)中，根據如下公式計算各相相角差的二階差分：其中，n為監測點序號，分別為a、b、c三相線路上對應監測點的電壓電流相角差，Δ為一階差分符號，Δ²為二階差分符號。

更進一步地，在步驟(4)中，根據如下公式計算每條線路上每個監測點的相角差二階差分的絕對平均值：

其中，為絕對平均值，ti為第i個時間點，每個時間點相差所述第二時間，為第i*第二時間時獲取并計算到的相角差二階差分，z為檢測總次數，tz為最后一次監測時間。