[發明專利]一種基于相電流暫態穩態的配電網單相接地故障感知方法

有效

• 申請號: 202110438026.4
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113219300B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 齊鄭;趙昕一
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍;肖繼軍

本申請公開了一種基于相電流暫態穩態的配電網單相接地故障感知方法，包括采集配電網三相電流，合成零序電流并計算基波幅值，發生單相接地故障時獲取故障信號，從而獲取故障發生時刻和線路故障分量電流；求取故障分量電流的基頻分量幅值與高頻分量幅值，判斷其二者的數量關系是否滿足故障感知判據；當滿足判據時，判斷系統出現經電阻接地故障，利用故障分量電流的穩態特征結合方差得出故障路徑定位結果；反之則判斷系統出現經電弧接地故障，利用故障分量電流的暫態特征結合改進S變換獲取故障發生時刻采樣點和三相電流突變方向得出故障路徑定位結果。本發明可適用于配電網出現的多種單相接地故障類型，有效提高配電網運行可靠性。

技術領域

本發明屬于電力自動化技術領域，涉及一種基于相電流暫態穩態的配電網單相接地故障感知方法。

背景技術

配電網作為連接電力系統與用戶的橋梁，其能否運行可靠性決定了電力用戶的用電質量和安全。隨著經濟社會的不斷進步，配電網呈現出規模擴大化、拓撲結構復雜化的發展趨勢，配電網單相接地故障問題亦出現故障特征不明顯、故障情況多樣等特點，單相接地故障定位問題并沒有被很好解決，無法滿足其經濟可靠運行的要求。

目前配電網故障定位技術可根據判斷信號來源大致分為基于線路自身信號和基于外部注入信號的兩類方法。這兩類方法在滿足要求時具有較高的動作準確率，但由于基于外部信號注入的定位技術需額外安裝信號注入設備，影響工程經濟性，在實際中現場往往采用基于線路自身信號的故障定位技術。

基于線路自身信號的故障定位技術大多應用線路自身零序信號完成判斷，但配電網部分區域零序電流或電壓互感器缺失導致定位裝置無法獲得相應判斷信號使得應用效果不佳。同時，基于零序信號的故障定位技術對通信有較高的依賴性，當通信失靈時會導致算法失效。

近年來研究人員嘗試利用相電流作為判斷信號，通過分析相電流的暫態或穩態過程完成故障定位。部分學者認為如果三相電流的突變方向相同則為非故障路徑，如果三相電流突變方向不同則為非故障路徑。但當出現接地電阻較大的情況時，三相電流暫態過程十分微弱，無法獲取準確的突變方向；且由于相電流受負荷電流和諧波干擾嚴重，直接提取相電流作為判斷信號極易導致算法出現誤判。另有部分學者認為，單相接地故障發生后，故障路徑的三相電流變化與非故障路徑不同，由此可判斷線路故障與否。但配電網中負荷電流遠大于故障分量電流，易導致檢測誤差，且當系統出現經電弧接地時，相電流穩態過程波動嚴重，使得算法可靠性降低。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本申請提供一種基于相電流暫態穩態的配電網單相接地故障感知方法，基于暫態與穩態相不對稱信號進行配電網單相接地故障感知，可解決配電網故障情況復雜的問題，滿足多故障類型和不同中性點接地方式的故障定位要求，且利用自適應閾值可滿足較高適應性和對通信弱依賴性的要求。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：

一種基于相電流暫態穩態的配電網單相接地故障感知方法，其特征在于：

所述方法包括以下步驟：

步驟1：實時采集配電網三相電流，合成零序電流并計算零序電流基波幅值；

零序電流基波幅值大于設定閾值時，判斷發生單相接地故障，進入步驟2；

步驟2：獲取三相電流，即故障信號，并進行預處理；

步驟3：利用改進S變換將步驟2預處理的故障信號分解并利用求取一階差商最大值的方法獲取故障發生時刻；

步驟4：利用故障發生時刻前后相差整周期的三相電流相減得到線路故障分量電流；

步驟5：利用改進S變換求取故障分量電流的基頻分量幅值A₀與高頻分量幅值A；