CN103558488A - 基于暂态行波的高阻接地故障检测装置 - Google Patents

基于暂态行波的高阻接地故障检测装置 Download PDF

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钱耀兴
顾劲岳
朱江
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Abstract

一种基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，属继电保护领域。其所述的检测装置由采样单元、计算单元、判定单元和开出单元构成；其采样单元实时同步采集同一母线所有出线的电流行波；计算单元计算所有出线电流行波的特征值；判定单元根据计算单元的结果，判定电流行波幅值最大、极性与其他线路相反的出线发生了高阻接地；开出单元输出判定单元的判断结果。其通过对电流行波的实时采集和检测，实现高阻接地故障检测，有助于确保整个供电系统的安全、稳定运行。可广泛用于中压供电系统的继电保护领域。

Description

基于暂态行波的高阻接地故障检测装置
技术领域
本发明属于涉及电力系统继电保护领域，具体而言，涉及一种高阻接地故障检测装置。
背景技术
电力系统接地故障是指带电导体（架空线，电缆等）发生异常，经过大地发生短路的故障，是电力系统中最常见的故障种类。
接地故障因为是经过大地构成故障回路，故障点是回路的一端，系统自身的接地点是回路的另外一端。
因此，研究接地故障，首先要明确电力系统本身的接地方式。
三相电力系统经过系统本身的中性点接地，总体上分为有效接地（即中性点直接接地或经过小电阻接地）和非有效接地（中性点不接地，经过大电阻接地和经过消弧线圈接地）两种方式。其
中高压输电系统出于过电压和绝缘考虑大都采用中性点有效接地的接地方式，而中压配电系统情况比较复杂，根据实际不同的需求，各种接地方式都有可能采用。
在高压系统中，因为接地故障电压高，故障引起的电流稳态量大，稳态故障特征明显，这样的简化不会对故障检测带来很大影响；但是在中压配电系统中，电压较低，稳态故障电流较小，特征不明显，加之故障点非金属性接地，故障点电阻较大，且伴有不稳定的间歇性接地，就可能无法产生足够的故障电流，给保护装置检测接地故障带来很大困难。
综上，在中压配电系统中，接地方式复杂，故障电流较小，接地故障检测的问题尤其复杂。但同时因为在配电系统中，线路杆塔低，线间距小，导线处于树枝、建筑物可触及的范围内，与这类介质接触而发生接地故障的机会大大增加。因此接地故障检测一直是中压配电系统中的难点重点问题。
高阻接地故障是指在中性点有效接地的配电系统中，因为故障点的过度电阻过大、接地点稳态故障电流过小，无法被传统的过流保护装置可靠检测和清除的接地故障。
高阻接地故障虽然故障电流不大，但反映了配电线路绝缘被破坏、输电走廊环境恶劣等问题；更为严重的是，在中性点有效接地系统中，如果过流保护无法清除故障，故障可能会长时间存在，甚至无法被觉察到，由此会导致触电甚至火灾等后果，给人身和财产安全带来重大的损失。
因此有必要研究高阻接地故障检测技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其通过对电流行波的实时采集和检测，实现高阻接地故障检测，有助于确保整个供电系统的安全、稳定运行。
本发明的技术方案是：提供一种基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是：
其所述的检测装置由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和开出单元构成；
其中，所述的采样单元实时同步采集同一母线所有出线的电流行波；
所述的计算单元计算所有出线电流行波的特征值；
所述的判定单元根据计算单元的结果，判定电流行波幅值最大、极性与其他线路相反的出线发生了高阻接地；
所述的开出单元输出判定单元的判断结果。
具体的，所述的采样单元包括零序电流互感器。
所述的计算单元基于小波变换，计算电流行波的模极大值。
所述的判定单元根据计算单元计算的电流行波模极大值，判断高阻接地线路；所述的判定单元根据电流行波模极大值的极性或者幅值进行判断，选择电流行波的幅值最大的出线或者电流行波的极性不同于其他出线的出线，为高阻接地出线。
所述的开出单元为PLC计算机的I/O输出模块或继电器输出电路。
所述的小波变换中的小波函数选用三次B样条函数的一次导函数，所述的小波变换采用128点数据进行4层小波变换。
所述的采样单元的采样频率为1MHz。
与现有技术比较，本发明的优点是：根据各路出线的电流行波的模极大值和极性进行故障识别，可避免现有技术中高阻接地故障无法被现有继电保护装置识别的缺陷。
附图说明
图1是本发明的装置构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1中，本发明提供了一种基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其所述的检测装置由采样单元、计算单元、判定单元和开出单元构成。
其中，所述的采样单元实时同步采集同一母线所有出线的电流行波。
所述的计算单元计算所有出线电流行波的特征值。
所述的判定单元根据计算单元的结果，判定电流行波幅值最大、极性与其他线路相反的出线发生了高阻接地。
所述的开出单元输出判定单元的判断结果。
所述的采样单元包括零序电流互感器。
所述的计算单元基于小波变换，计算电流行波的模极大值。
所述的判定单元根据计算单元计算的电流行波模极大值，判断高阻接地线路。
所述的判定单元根据电流行波模极大值的极性或者幅值进行判断，选择电流行波的幅值最大的出线或者电流行波的极性不同于其他出线的出线，为高阻接地出线。
所述的开出单元为PLC计算机的I/O输出模块或继电器输出电路。
所述的小波变换中的小波函数选用三次B样条函数的一次导函数，所述的小波变换采用128点数据进行4层小波变换。
采样单元的采样频率为1MHz。
在本技术方案中，当发生高阻接地时，接地点将产生在系统中传播的电流行波，其中，接地线路的故障电流初始行波极性与健全线路相反，接地线路的故障电流初始行波幅值大于健全线路。因而，可以通过对电流行波的实时采集和检测，实现高阻接地故障检测。
在上述技术方案中，优选地，所述采集单元实时同步采集所有出线的零序电流互感器的电流行波。
在上述技术方案中，优选地，所述计算单元基于小波变换计算电流行波的模极大值。在本技术方案中，小波函数可以选用如三次B样条函数的一次导函数。
在上述技术方案中，优选地，所述判断单元根据计算单元计算的电流行波模极大值判断高阻接地线路，根据电流行波模极大值的极性或者幅值进行判断，选择电流行波的幅值最大的出线或者电流行波的极性不同于其他出线的出线为所述高阻接地出线。
由于本发明通过对电流行波的实时采集和检测，实现高阻接地故障检测，解决了现有技术中高阻接地故障无法被现有继电保护装置识别的问题。
本发明可广泛用于中压供电系统的继电保护领域。

Claims (7)

1.一种基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是：
其所述的检测装置由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和开出单元构成；
其中，所述的采样单元实时同步采集同一母线所有出线的电流行波；
所述的计算单元计算所有出线电流行波的特征值；
所述的判定单元根据计算单元的结果，判定电流行波幅值最大、极性与其他线路相反的出线发生了高阻接地；
所述的开出单元输出判定单元的判断结果。
2.按照权利要求1所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的采样单元包括零序电流互感器。
3.按照权利要求1所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的计算单元基于小波变换，计算电流行波的模极大值。
4.按照权利要求1所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的判定单元根据计算单元计算的电流行波模极大值，判断高阻接地线路；所述的判定单元根据电流行波模极大值的极性或者幅值进行判断，选择电流行波的幅值最大的出线或者电流行波的极性不同于其他出线的出线，为高阻接地出线。
5.按照权利要求1所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的开出单元为PLC计算机的I/O输出模块或继电器输出电路。
6.按照权利要求3所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的小波变换中的小波函数选用三次B样条函数的一次导函数，所述的小波变换采用128点数据进行4层小波变换。
7.按照权利要求1所述的基于暂态行波的高阻接地故障检测装置，其特征是所述的采样单元的采样频率为1MHz。
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