[發(fā)明專利]基于相電壓和電流突變量的單相接地故障選相方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010694355.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111983510B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張維;譚衛(wèi)斌;王煥文;陳勇;張敏;李寬宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海許繼電氣有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/52
• 分類號(hào): G01R31/52;G01R31/58;G01R27/26;G01R29/16
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

一種基于相電壓和電流突變量的配電網(wǎng)單相接地故障選相方法及系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有的配電網(wǎng)小電流單相接地故障選相不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出通過(guò)測(cè)量線路的三相電壓和相電流，利用突變量計(jì)算出線路的各相對(duì)地電容有效值，通過(guò)三相兩兩差值比較，選出對(duì)地電容有效值差異最大相為故障相。由于配網(wǎng)線路的網(wǎng)架、線徑、線路材料等基本參數(shù)固定不變，健全相的對(duì)地電容參數(shù)變化很小，基本保持不變，而故障相因?yàn)檫^(guò)渡故障電阻存在，導(dǎo)致采用相電壓和電流突變量求出的線路對(duì)地電容參數(shù)變化大。因此，該方法原理簡(jiǎn)單可靠，不受中性點(diǎn)接地方式、過(guò)渡電阻、電網(wǎng)不對(duì)稱度等因素影響，具有極高的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于相電壓和電流突變量的單相接地故障選相方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)中70％的故障為單相接地故障。由于我國(guó)電網(wǎng)中大多采用的是不接地或者消弧線圈等中性點(diǎn)接地方式的小電流配網(wǎng)系統(tǒng)，所以在發(fā)生單相接地故障后，線路的三相之間線電壓基本保持不變，而且故障電流較小，對(duì)負(fù)荷的供電影響小，無(wú)需立即保護(hù)跳閘斷開(kāi)。并且相關(guān)規(guī)定指出可持續(xù)運(yùn)行1-2h，但是由于對(duì)供電質(zhì)量和安全可靠性越來(lái)越高，對(duì)于單相接地故障的選線和定位也提升了要求。配電網(wǎng)數(shù)字化和智能化設(shè)備的發(fā)展同時(shí)為解決配網(wǎng)單相接地故障選線和選相問(wèn)題解決提供了良好時(shí)機(jī)和大好環(huán)境。

目前的配電網(wǎng)單相接地選相方法，大多數(shù)利用單相接地時(shí)的故障相電壓變化得出的結(jié)論：接地故障相一定降低，另外一相電壓必然升高。但是對(duì)于剩余一相電壓變化是不確定的，有可能升高也有可能降低，受制于配網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式、線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及過(guò)渡電阻等影響，接地故障相的相電壓不一定是故障后最低相。正是由于這一特征，故障相并不能準(zhǔn)確地判斷出來(lái)。進(jìn)一步地是，選相問(wèn)題是選線問(wèn)題的補(bǔ)充，如果能解決單相接地故障選相問(wèn)題，那么在這個(gè)前提下能夠更好地幫助解決選線問(wèn)題。特別是對(duì)于現(xiàn)有配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，依靠原有老舊的智能配電設(shè)備的前提下，只用相電流或相電壓實(shí)現(xiàn)故障選線，則更加需要先解決選相問(wèn)題。因此，有必要研究基于相電壓和電流突變量的單相接地故障選相方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于相電壓和電流突變量的單相接地故障選相方法及系統(tǒng)，使得不受中性點(diǎn)接地方式、過(guò)渡電阻、電網(wǎng)不對(duì)稱度等因素影響，即可找出故障相。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種基于相電壓和電流突變量的單相接地故障選相方法，包括如下步驟：

實(shí)時(shí)采集線路的三相電壓和電流；

在發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用相電壓和相電流突變量計(jì)算出線路的各相對(duì)地電容有效值；

通過(guò)三相兩兩差值比較，選出對(duì)地電容有效值差異最大相為故障相。

進(jìn)一步的，所述各相對(duì)地電容有效值為：

式中和為故障前采集到線路i的三相電流和電壓，為故障后相電壓下的線路電流，為故障電流，以上假設(shè)a相為故障相；C_ki為單相線路的對(duì)地電容有效值，w為系統(tǒng)角頻率，k＝a，b，c三相；

式(1)、(2)、(3)中，分別為線路i的故障前與故障后的相電流突變量和相電壓突變量。

進(jìn)一步的，利用采集到的三相電壓和電流采樣值對(duì)突變量進(jìn)行等效變換，取故障前2個(gè)周波以前的穩(wěn)態(tài)采樣序列與故障后3個(gè)周波以后的穩(wěn)態(tài)采樣序列進(jìn)行逐一對(duì)應(yīng)相減,分別求得電流和電壓的差值序列即為突變量序列。

進(jìn)一步的，采用傅里葉變換方法或快速傅里葉變換方法，分別計(jì)算相電壓和相電流的突變序列的基波有效值ΔI_ki和ΔU_ki，然后代入以下公式求得各相對(duì)地電容有效值：

式中k＝a，b，c；ω為系統(tǒng)角頻率。