CN101603982B - 考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统的故障选线与定位技术领域中的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法。所述方法为：分相装设电流互感器，并将测得的电流传至误差整定器和合成器；误差整定器将测得的各相电流整定，获得最大误差ΔI_Lmax和确定电压误差圆半径r；合成器以首端零序电压

的相位作为参考相位，确定采集到的零序电流3I′₀；比较器比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；当3I′₀＜ΔI_Lmax，闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。本发明通过锁定不平衡电流小时的零序电流，确保电流流向判定的准确性。

Description

考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法

技术领域

本发明属于电力系统的故障选线与定位技术领域，尤其涉及一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法。

背景技术

小电流系统发生单相接地故障后的故障定位与选线问题一直都是电力系统的一个不易解决的问题。因此有学者提出基于零序电流相量的故障选线定位方法，该定位方法是根据不接地系统发生单相接地故障时，故障路径的零序电流相位滞后零序电压，非故障路径的零序电流相位超前零序电压，因此可根据采集到的零序电流的电流流向，逐步判断出故障区段，达到准确定位的目的。

但是基于零序电流相量的故障定位方法的正确率在很大程度上取决于零序电流采集的准确度。对于架空线路，采用分相电流互感器测量零序电流，由于互感器存在误差，负荷电流的零序分量在二次侧的输出将不为零，成为零序不平衡电流，叠加到线路的零序电流上，给零序电流的采集带来了误差。这个由互感器误差引起的负荷电流的零序分量在二次侧的输出不为零，从而产生的零序不平衡电流是影响准确采集线路零序电流的主要原因，且负荷电流越大，不平衡电流对零序电流采集的影响也越大，采集误差也越大(包括幅值误差和相位误差)。当相位误差很大时，对零序电流的流向判断将出现较大偏差，造成选线与定位失败。

发明内容

本发明的目的为，对于中性点不接地系统进行故障选线和定位时，由于零序电流采集准确度低造成的选线和定位失败的问题，提出一种考虑负荷变化的分布式零序电流的采集方法。

技术方案是，一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器；

步骤3：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流半径r；

步骤4：合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤5：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤6；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤7；

步骤6：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤7：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤8：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤9；否则，返回步骤1；

步骤9：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

所述短距离通信方式包括蓝牙通信和/或红外通信。

所述无线通讯方式包括3G、GPRS、GSM、CDMA或Wi-Fi。

所述步骤3中，整定出最大误差ΔI_Lmax，使用整定公式：ΔI_Lmax＝0.02Kmax(I_A，I_B，I_C)，其中，K为电流互感器的准确级。

所述方法还为：

步骤1’：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2’：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器；

步骤3’：合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤4’：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r；

步骤5’：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤6’；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤7’；

步骤6’：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤7’：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤8’：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤9’；否则，返回步骤1’；

步骤9’：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位；

或者所述方法还为：

步骤1”：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2”：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器；

步骤3”：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r；同时，合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤4”：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤5”；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤6”；

步骤5”：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤6”：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤7”：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤8”；否则，返回步骤1”；

步骤8”：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

本发明的效果在于，利用闭锁装置，通过锁定不平衡电流较小时的零序电流，确保电流的相位信息可以准确判断电流的流向，从而保证选线与定位的准确度。

附图说明

图1是电流误差圆影响下的故障路径与非故障路径上的零序电流的偏移示意图；

图2是不同半径的电流误差圆对零序电流方向判断的影响示意图；

图3是本发明提供的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法流程图；

图4是架空线路分相装设电流互感器采集线路零序电流示意图；

图5是本发明的实施例提供的实现一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法的装置图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明采用电流误差圆来进行分析。在二次侧，不平衡电流ΔI_L可以看作是一个随机误差，叠加到线路的电容电流的零序分量上，因此我们可以用半径r＝ΔI_Lmax的电流误差圆来表示这个由不平衡电流引起的随机误差。设故障路径的零序电流和非故障路径的零序电流的理论值分别为

和

当以零序电压

的相位为参考相位时，并取电流的参考方向为由线路首端指向线路末端，可得：

由于每次测量时I_fL0和I_nL0的大小未知，因此，只能给出在电流误差圆影响下线路上的零序电流测量值

可能出现的区域(包络线以内)。图1是电流误差圆影响下的故障路径与非故障路径上的零序电流的偏移示意图。图1中，落在原点处的电流误差圆为圆O，分析可知，在误差圆的影响下

可能落在圆O及其以右的部分；

可能落在圆O及其以左部分。即：若采集到的零序电流落在除圆O以外的区域(包络线以内)，则可准确判断出零序电流的方向。图2是不同半径的电流误差圆对零序电流方向判断的影响示意图。从图2中，显然看以得出，当误差圆的半径r越小，圆O所在的区域也越小，此时对采集到的零序电流流向的可判断性会有所提高。

图3是本发明提供的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法流程图。图3中，本发明的实现过程是：

步骤1：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器。

图4是架空线路分相装设电流互感器采集线路零序电流示意图。图4中，电流互感器沿架空线路设定距离分相装设，设定距离一般为线杆的距离。分相装设的电流互感器，用于测定各相电流而后，以短距离通信方式将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器。短距离通信方式可以采用蓝牙通信方式或者红外通信方式。

步骤2：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器。首端零序电压

的相位用于作为参考相位。无线通讯方式可以采用3G、GPRS、GSM、CDMA、Wi-Fi等多种方式。

步骤3：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r。根据整定公式：ΔI_Lmax＝0.02Kmax(I_A，I_B，I_C)，可以整定出最大误差ΔI_Lmax；其中，K为电流互感器的准确级。

步骤4：合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

上述步骤3和步骤4分别在误差整定器和合成器中实现，其先后顺序可以是步骤3先于步骤4，也可以是步骤4先于步骤3，或者还可以步骤3和步骤4同时进行。

步骤5：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤6；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤7。

步骤6：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果。

当3I′₀＞ΔI_Lmax时，表示采集到的零序电流落在电流误差圆O外，此时可将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果。对于方向指示器，若无闭锁信号输入，则该装置根据输入其中的零序电流的相位给出方向指示。若相位信号在(-90°，90°)，则液晶屏显示电流流向为“正”；若相位信号在(90°，270°)，则液晶屏显示电流流向为“负”。方向指示装置具有保持功能，保持判断结果直到收到复位信号。

步骤7：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示。

当3I′₀＜ΔI_Lmax时，表示采集到的零序电流落在电流误差圆O内，此时闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示。

步骤8：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤9；否则，返回步骤1；

步骤9：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

图5是本发明的实施例提供的实现一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法的装置图。图5中，根据上述实现流程，误差整定器将测得的各相电流

整定，获得最大误差ΔI_Lmax和确定电压误差圆半径r；合成器以首端零序电压

的相位作为参考相位，确定采集到的零序电流3I′₀；比较器比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，将电流的相位信息输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；当3I′₀＜ΔI_Lmax，闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示。

使用本发明提供的方法，即使对于某些采集点，在整个采集过程中无法找到负荷电流较小时的情况，或接地电流一直过小，导致无法给出判断指示结果，仍能通过其他采集点的指示结果，通过分析整体情况，完成故障选线与定位工作。

本发明采用动态锁定零序电流的思路，通过锁定不平衡电流小时的零序电流，确保电流的相位信息可以准确判断电流的流向。其技术实现原理简单，理论依据充分，可广泛应用于小电流系统的选线与定位工作中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器；

步骤3：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r；

步骤4：合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤5：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤6；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤7；

步骤6：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤7：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤8：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤9；否则，返回步骤1；

步骤9：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

2.根据权利要求1所述的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述短距离通信方式包括蓝牙通信和/或红外通信。

3.根据权利要求1所述的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述无线通讯方式包括3G、GPRS、GSM、CDMA或Wi-Fi。

4.根据权利要求1所述的一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述步骤3中，整定出最大误差ΔI_Lmax，使用整定公式：ΔI_Lmax＝0.02Kmax(I_A，I_B，I_C)，其中，K为电流互感器的准确级。

5.一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述方法包括以下步骤：

步骤1’：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2’：通过无线通讯方式将首端零序电压

的相位信息发送到合成器；

步骤3’：合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤4’：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r；

步骤5’：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤6’；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤7’；

步骤6’：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤7’：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤8’：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤9’；否则，返回步骤1’；

步骤9’：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

6.一种考虑负荷变化的分布式零序电流采集方法，其特征是所述方法包括以下步骤：

步骤1”：在架空线路上，沿设定距离分相装设电流互感器，并以短距离通信方式分别将电流互感器测得的电流传至误差整定器和合成器；

步骤2”：通过无线通讯方式将首端零序电压的相位信息发送到合成器；

步骤3”：误差整定器根据电流互感器测得的三相电流

整定出最大误差ΔI_Lmax；从而确定电流误差圆半径r；同时，合成器根据电流互感器测得的三相电流

确定采集到的零序电流，即：

步骤4”：将最大误差ΔI_Lmax和采集到的零序电流送入比较器，比较3I′₀与ΔI_Lmax的大小，当3I′₀＞ΔI_Lmax时，执行步骤5”；当3I′₀＜ΔI_Lmax，执行步骤6”；

步骤5”：将电流的相位信息

输出给方向指示器，方向指示器保持指示结果；

步骤6”：闭锁装置向方向指示器发出闭锁信号，相位信息不输出，方向指示器不作指示；

步骤7”：是否所有采集点的零序电流的流向判断完毕，如果是，则执行步骤8”；否则，返回步骤1”；

步骤8”：所有采集点的零序电流的流向判断完毕，根据指示结果进行故障选线与故障定位。

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