[發(fā)明專利]基于無源注入直流信號的配電網(wǎng)及其故障識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010133279.6
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111398730A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;楊世武;李紅斌;周磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種基于無源注入直流信號的配電網(wǎng)及其故障識別方法，屬于電氣技術(shù)；配電網(wǎng)中，中性線支路上安裝有注入模塊，用于通過整流從中性點向各線路注入穩(wěn)態(tài)直流信號；各線路上安裝有測量模塊，用于測量線路的直流零序電流；配電網(wǎng)中還安裝有線路故障識別模塊，用于根據(jù)各線路的直流零序電流識別故障線路；故障識別方法包括：利用測量模塊測量每條線路的直流零序電流波形，以獲取相應的直流零序電流值；隨機選取一條線路為基準，對各線路的直流零序電流值進行歸一化，將歸一化結(jié)果最大的線路識別為故障線路；或者，將直流零序電流值超過跳閘閾值的線路識別為故障線路。本發(fā)明能夠提高配電網(wǎng)中線路故障識別的準確度。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電氣技術(shù)領域，更具體地，涉及一種基于無源注入直流信號的配電網(wǎng)及其故障識別方法。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力設備多，涵蓋區(qū)域廣，負荷類型復雜，容易發(fā)生各種各樣的故障，其中線路的單相接地故障是最常見的配電網(wǎng)線路故障。線路發(fā)生單相接地故障后，故障相電壓降低，正常相電壓升高，但是由于線電壓依然平衡，因此系統(tǒng)可以在帶有穩(wěn)定接地故障的時候短暫運行一段時間。在這期間，為了防止故障進一步擴大，造成嚴重的人身安全事故和財產(chǎn)損失，需要設計一種方法快速識別故障線路，并及時切斷，保證系統(tǒng)的供電可靠性。

中低壓配電網(wǎng)一般采用中性點非有效接地方式，在架空線較多的系統(tǒng)中一般采用中性點不接地方式，采用這種方式的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障線路工頻零序電流幅值大，近似等于其他所有線路零序電流之和。因此，這種系統(tǒng)的故障線路相對容易識別。然而，如果故障線路零序電流過大，故障接地點容易形成電弧。所以在對地電容較大的系統(tǒng)，尤其是電纜線路較多的系統(tǒng)中，形成電弧的風險大大提高，所以一般在中性點與地之間加裝消弧線圈，線圈感值根據(jù)系統(tǒng)工頻電容電流整定，補償良好的系統(tǒng)，故障線路與正常線路的工頻零序電流沒有明顯區(qū)別。

目前針對中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，沒有十分有效的方法準確地識別故障線路，因為消弧線圈在提高系統(tǒng)安全性的同時，也降低了故障特征。有人提出利用高次諧波的信號來識別線路，例如五次諧波法、高次諧波注入法等，但是對地電容在高頻率電壓下呈現(xiàn)低阻抗，對于高阻接地故障識別效果不理想；也有文章提出給消弧線圈并聯(lián)二極管向系統(tǒng)注入半波直流信號，根據(jù)半波直流信號和零序電流的疊加信號來判斷故障線路，但是此方法在交流電壓為某半周期時，系統(tǒng)等同于變成了中性點經(jīng)小電阻接地的方式，可能對安全性產(chǎn)生影響。總的來說，現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障識別方法，其識別準確度有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種基于無源注入直流信號的配電網(wǎng)及其故障識別方法，其目的在于，提高配電網(wǎng)中故障線路識別的準確度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于無源注入直流信號的配電網(wǎng)，其中性線支路上安裝有注入模塊，其各線路上分別安裝有一個或多個測量模塊，并且配電網(wǎng)中安裝有線路故障識別模塊；

注入模塊用于通過整流從中性點向各線路注入穩(wěn)態(tài)直流信號；

測量模塊用于測量其在線路上安裝位置處的直流零序電流；

線路故障識別模塊用于根據(jù)各測量模塊測量得到的直流零序電流識別故障線路。

在一般的系統(tǒng)(如經(jīng)消弧線圈或小電阻接地的系統(tǒng))中，線路上不存在穩(wěn)定的直流電流，本發(fā)明通過在配電網(wǎng)的中性線支路上安裝注入模塊，可以從中性線上向線路中注入一穩(wěn)態(tài)直流信號，直流電流按照每條線路的對地阻抗分流；對于正常線路來說，對地電容的直流阻抗非常大，直流難以通過，但是對于故障線路來說，故障點一般有阻性分量，所以直流電流大部分從故障線路流過，檢測線路上是否存在直流電流可以判斷故障線路；本發(fā)明選用直流信號作為識別故障線路的特征信號，能夠有效避免現(xiàn)有系統(tǒng)中因消弧線圈與線路電容之間的諧振引起的故障特征不突出的問題，有效提高配電網(wǎng)中故障線路識別的準確度。