CN103954876A - 一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法 - Google Patents

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张维
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Abstract

本发明提供一种基于参数识别法的配电网单相接地故障检测方法，原理新颖、计算量小、适用面广、易于实现、建设成本低；通过零序电压启动，利用故障发生之初的暂态零序电压、暂态零序电流，经过带通滤波后，计算出线路5次谐波分量以及对地电容参数，根据5次谐波分量大小和电容参数的正负特性，识别被保护线路是否发生单相接地故障；该方法可以不受接地方式和线路网架结构的制约，可适用于架空线路、电缆线路或者混合线路，性能优越，灵敏度高，可检测的接地电阻达到1K欧姆，而且在实际工程应用中，定值设定工作量比较小。

Description

一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法
技术领域
 本发明涉及配网故障检测分析技术，具体为一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法。 
背景技术
目前，在10KV配电网中，为提高供电可靠性和安全性，减少10KV馈线停电时间和停电次数，城市配电网改造不断展开和深入，10KV配电网馈线自动化广泛实施，10KV配电终端广泛使用；且随着供电网络的蔓延，电缆及架空线路分布在城市的各个居民和企业用电区域，分布地域广而散。而对于10KV线路配电终端最重要的功能要求是对单相接地故障的检测和识别。 
单相接地故障检测技术，主要受配电网接地方式、接地电阻大小、线路材质裸线或电缆、线路网架结构等因素的影响，各有优缺点；再者，在工程实际应用中，由于线路分支繁杂，配电终端投运后线路改造常常再扩增分支，各种检测技术的定值设定工作量大，难度大，经常出现原理正确但由于定值设定不精确导致检测结果错误，故障定位错误，导致停电范围扩大。 
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种原理新颖、计算量小、适用面广、易于实现、建设成本低的配网线路单相接地故障检测方法。 
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为： 
一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在配电线路上设置配电终端、零序电压传感器和零序电流互感器，配电终端实时同步采集、捕捉线路故障发生之初暂态过程中的零序电压信息和零序电流信息；
（2）配电终端把采集到的零序电压与启动电压进行比较，如果采集到的零序电压信息大于设定的启动电压，则开始单相接地故障点区内区外的判别程序；如果采集到的零序电压信息小于启动电压，则返回步骤1继续采集数据；
（3）提取暂态过程中的零序电流和零序电压的5次谐波分量，计算相角；
（4）配电终端对采集的故障发生初始时刻的暂态过程中的零序电压信号和零序电流信号分别进行带通滤波处理；并根据滤波后的零序电压信号和零序电流信号，计算配电线路的对地电容参数；
（5）根据5次谐波分量相角的大小和对地电容参数的正负来判定被保护线路是否发生单相接地故障。
其中，所述步骤（3）和步骤（4）的顺序可以交换。 
进一步，步骤1中所述配电终端实时同步采集、捕捉线路故障发生之初暂态过程中的零序电压信息和零序电流信息的暂态分量时长为2~5毫秒。 
进一步，所述步骤2中的启动电压为10V~30V。 
进一步，所述对暂态过程中的零序电压信号和零序电流信号分别进行带通滤波处理所保留信号的频段为150Hz~600Hz。 
本发明的有益效果是：本发明的单相接地故障检测方法原理新颖、计算量小、适用面广、易于实现、建设成本低；通过零序电压启动，利用故障发生之初的暂态零序电压、暂态零序电流，经过带通滤波后，计算出线路对地电容参数，根据电容参数的正负特性，识别被保护线路是否发生单相接地故障；该方法可以不受接地方式和线路网架结构的制约，可适用于架空线路、电缆线路或者混合线路，性能优越，灵敏度高，可检测的接地电阻达到1K欧姆，而且在实际工程应用中，定值设定工作量比较小。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明： 
图1为本发明实施例工作流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思及技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。 
本发明的一种基于参数识别法的配电网单相接地故障检测方法用于检测配网故障时故障所处的位置，下面参照图1的对本发明的检测步骤和原理进行具体说明。 
一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法，包括以下步骤： 
（1）在配电线路上设置配电终端、零序电压传感器和零序电流互感器，配电终端实时同步采集、捕捉线路故障发生之初暂态过程中的的零序电压信息U0和零序电流信息I0；
（2）配电终端把采集到的零序电压U0与设定启动电压进行比较，如果零序电压U0大于启动电压，则开始单相接地故障点区内区外的判别程序；如果采集到的零序电压信息小于启动电压，则返回步骤1继续采集数据；根据实际情况启动电压可以设定为10V-30V中的任意一个数值，本实施例中设定为15V。
 （3）配电终端对采集的故障发生之初始2~5ms的暂态过程中的零序电压信号U0和零序电流信号I0进行带通滤波处理：       
    
     其中，x为输入信号，y为输出信号，h为滤波系数，n为采样点序列号，i=0、1、2……,N=128；
并根据滤波后的零序电压信号和零序电流信号，计算配电线路的对地电容参数
其中，k=0、1、2……,i0k、C0k、U0k 分别为零序电流、电容参数、零序电压对应每一个采样序列号的瞬时值；
（4）配电终端对采集的零序电压和零序电流提取5次谐波分量U0_5、i0_5，并计算5次谐波分量相位角（U0_5、i0_5）；
（5）在本实施例中，如果5次谐波分量相位角（U0_5、i0_5）为负135度到45度范围、且电容参数C0的为负值，则判定被保护线路（即区内）发生了单相接地故障，否则为母线侧（即区外）发生了单相接地故障。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种基于暂态分量的配网单相接地故障检测方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在配电线路上设置配电终端、零序电压传感器和零序电流互感器，配电终端实时同步采集、捕捉线路故障发生之初暂态过程中的零序电压信息和零序电流信息；
（2）配电终端把采集到的零序电压与启动电压进行比较，如果采集到的零序电压信息大于设定的启动电压，则开始单相接地故障点区内区外的判别程序；如果采集到的零序电压信息小于启动电压，则返回步骤1继续采集数据；
（3）提取暂态过程中的零序电流和零序电压的5次谐波分量，计算相角；
（4）配电终端对采集的故障发生初始时刻的暂态过程中的零序电压信号和零序电流信号分别进行带通滤波处理；并根据滤波后的零序电压信号和零序电流信号，计算配电线路的对地电容参数；
（5）根据5次谐波分量相角的大小和对地电容参数的正负来判定被保护线路是否发生单相接地故障。
2.根据权利要求1所述的一种配网单相接地故障检测方法，其特征在于：所述步骤（3）和步骤（4）的顺序可以交换。
3.根据权利要求1或2所述的一种配网单相接地故障检测方法，其特征在于：步骤1中所述配电终端实时同步采集、捕捉线路故障发生之初暂态过程中的零序电压信息和零序电流信息的暂态分量时长为2~5毫秒。
4.根据权利要求1或2所述的一种配网单相接地故障检测方法，其特征在于：所述步骤2中的启动电压为10V~30V。
5.根据权利要求3所述的一种配网单相接地故障检测方法，其特征在于：所述对暂态过程中的零序电压信号和零序电流信号分别进行带通滤波处理所保留信号的频段为150Hz~600Hz。
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