CN104617566A - 一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法 - Google Patents
一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104617566A CN104617566A CN201510035364.8A CN201510035364A CN104617566A CN 104617566 A CN104617566 A CN 104617566A CN 201510035364 A CN201510035364 A CN 201510035364A CN 104617566 A CN104617566 A CN 104617566A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- residual voltage
- small current
- voltage waveform
- phase fault
- grounding system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 41
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 10
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 9
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本发明为一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,属电力系统继电保护技术领域。本方法为:在1MHz采样率下,提取短时窗内的母线零序电压波形,并分别计算该时窗内的母线零序电压波形在0轴两侧的面积,最后将得到的正、负半轴面积相加,即可得到母线零序电压波形与0轴所围成的面积总和。若该面积总和大于设定的阈值,则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;反之,则判定未发生故障,选线装置不启动。大量实测数据验证表明本方法准确可靠,不受故障过渡电阻变化等因素的影响。
Description
技术领域
本发明为一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,属电力系统继电保护技术领域。
背景技术
小电流接地系统发生单相故障的几率较高,这时供电仍能保证线电压的对称性,不影响对负荷的连续供电。但是其他两相的对地电压升高倍,很容易在绝缘薄弱点引起另一点接地从而形成相间短路;另外随着电网线路的增多,系统单相故障电容电流增大,长时间运行容易使故障扩大成两点或多点接地短路,破坏系统安全运行,所以必须及时找到故障线路并予以切除。
目前,小电流接地选线装置都是以零序电压和零序电流的大小超过设定阈值作为装置启动的判据,但在实际的运行中除了单相故障外,电压互感器断线、铁磁谐振等同样会引起零序电压的升高,系统将出现较高的零序电压和零序电流,导致小电流接地选线装置误动作,影响单相故障的判断。因此,急需提出一种更加可靠、准确的方法实现小电流接地系统单相故障的启动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的小电流接地系统单相故障启动方法存在准确度不高的问题,提出一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法。
本发明的技术方案是:一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,在1MHz采样率下,提取短时窗内的母线零序电压波形,并分别计算该时窗内的母线零序电压波形在0轴两侧的面积,然后将得到的正、负半轴面积相加,即可得到母线零序电压波形与0轴所围成的面积总和;若该面积总和大于设定的阈值,则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;反之,则判定未发生故障,选线装置不启动。
具体步骤为:
(1)采用三个单相式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形,从端子处得到零序电压;
(2)短时窗内零序电压的提取:在1MHz的采样率下,提取短时窗内的母线零序电压离散信号u0(k),其中采样点k=1,2,…,N,N为零序电压短时窗内的采样点总数;
(3)0轴两侧的零序电压面积计算;分别利用和求短时窗内母线零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2,其中u0(m)和u0(n)分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的离散信号;m和n分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的采样点,且m=1,2,…,p;n=1,2,…,q;p和q分别为u0(m)和u0(n)的采样点总数,且p+q=N;
(4)零序电压波形与0轴所围成的面积总和的计算:根据计算零序电压波形与0轴所围成的面积总和S;
(5)单相故障启动判据的构造;按以下条件判断小电流接地系统是否发生单相故障
若则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;
若则判定小电流接地系统未发生故障,选线装置不启动;
其中为故障启动的阈值,其整定按照未发生故障时较小,而发生单相故障时较大的理论分析,并留有一定的裕度,设置为1000。
本发明的原理是:
一、原理分析
为了取得零序电压,通常采用三个单相式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形,从端子处得到零序电压。只要小电流接地系统本级电压网络内发生单相故障,则在同一电压等级的所有发电厂和变电所的母线上都将出现数值较高的零序电压,且零序电压偏离0轴较大、波动不均匀,因此零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积之和较大。但是正常运行情况下,母线零序电压为零,则零序电压波形与正、负半轴所围成的面积均为零;实际上由于电压互感器的误差、负荷产生的谐波以及三相系统对地不完全平衡等原因,在开口三角形也可能有数值不大的零序电压输出,且该电压在0轴附近均匀波动,零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积之和较小。因此,可利用零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积之和不同的特点,实现小电流接地系统单相故障启动。另外,由于消弧线圈、变压器等电气设备的非线性影响,小电流接地系统在正常情况或者单相故障时母线零序电压中都存在谐波分量,本发明根据三次零序电压谐波特点,在1MHz采样率下,选取6.7ms的合适时窗,并提取该时窗下的母线零序电压波形,然后分别计算母线零序电压波形在0轴两侧的面积,最后将得到的正、负半轴面积相加即可得到母线零序电压波形与0轴所围成的面积总和。根据以上理论分析并留有一定的域度,设定故障启动的阈值若该面积总和大于阈值则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;反之,则判定未发生故障,选线装置不启动。
二、本发明的具体实现步骤
1、原始数据采集:采用三个单相式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形,从端子处得到零序电压。
2、短时窗内零序电压采样点的提取:在1MHz的采样率下,提取短时窗内的母线零序电压离散信号u0(k),其中采样点k=1,2,…,N,N为零序电压短时窗内的采样点总数。
3、0轴两侧的零序电压面积计算:分别利用式(1)和式(2)求短时窗内的零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2。
式(1)和式(2)中,S1和S2分别为母线零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积;u0(m)和u0(n)分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的离散信号;m和n分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的采样点,且m=1,2,…,p;n=1,2,…,q;p和q分别为u0(m)和u0(n)的采样点总数,且p+q=N。
4、零序电压波形与0轴所围成的面积总和的计算:利用式(3)求零序电压波形与0轴所围成的面积总和S。
式(3)中S为短时窗内的母线零序电压波形与0轴所围成的面积的总和。
5、单相故障启动判据的构造:设定故障启动的阈值按以下条件判断小电流接地系统是否发生单相故障:
若则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;
若则判定小电流接地系统未发生故障,选线装置不启动。
本发明的有益效果是:针对小电流接地系统进行故障启动,其原理简单,不需要大量的采样数据,准确可靠,且不受故障过渡电阻变化等因素的影响。
附图说明
图1为本发明方法流程图;
图2为本发明实施例1中小电流接地系统单相故障时的短时窗母线零序电压波形图;
图3为本发明实施例2中小电流接地系统未故障时的短时窗母线零序电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,在1MHz采样率下,提取短时窗内的母线零序电压波形,并分别计算该时窗内的母线零序电压波形在0轴两侧的面积,然后将得到的正、负半轴面积相加,即可得到母线零序电压波形与0轴所围成的面积总和;若该面积总和大于设定的阈值,则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;反之,则判定未发生故障,选线装置不启动。
具体步骤为:
(1)采用三个单相式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形,从端子处得到零序电压;
(2)短时窗内零序电压的提取:在1MHz的采样率下,提取短时窗内的母线零序电压离散信号u0(k),其中采样点k=1,2,…,N,N为零序电压短时窗内的采样点总数;
(3)0轴两侧的零序电压面积计算;分别利用和求短时窗内母线零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2,其中u0(m)和u0(n)分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的离散信号;m和n分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的采样点,且m=1,2,…,p;n=1,2,…,q;p和q分别为u0(m)和u0(n)的采样点总数,且p+q=N;
(4)零序电压波形与0轴所围成的面积总和的计算:根据计算零序电压波形与0轴所围成的面积总和S;
(5)单相故障启动判据的构造;按以下条件判断小电流接地系统是否发生单相故障
若则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;
若则判定小电流接地系统未发生故障,选线装置不启动;
其中为故障启动的阈值,其整定按照未发生故障时较小,而发生单相故障时较大的理论分析,并留有一定的裕度,设置为1000。
实施例1:
一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法流程图如图1所示。假设小电流接地系统发生单相故障,从量测端获得母线的零序电压,然后提取母线零序电压突变发生时刻起6.7ms的时窗波形如图2所示。根据式(1)和式(2)计算零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2,结果如下:
最后利用式(3)求零序电压波形与0轴所围成的面积总和S,结果如下:
设定故障启动的阈值因为所以判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动。
实施例2:
一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法流程图如图1所示。假设小电流接地系统发生故障,从量测端获得母线的零序电压,然后提取母线零序电压突变发生时刻起6.7ms的时窗波形如图3所示。根据式(1)和式(2)计算零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2,结果如下:
最后利用式(3)求零序电压波形与0轴所围成的面积总和S,结果如下:
设定故障启动的阈值因为所以判定小电流接地系统未发生单相故障,选线装置不启动。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,其特征在于:在1MHz采样率下,提取短时窗内的母线零序电压波形,并分别计算该时窗内的母线零序电压波形在0轴两侧的面积,然后将得到的正、负半轴面积相加,即可得到母线零序电压波形与0轴所围成的面积总和;若该面积总和大于设定的阈值,则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;反之,则判定未发生故障,选线装置不启动。
2.根据权利要求1所述的基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法,其特征在于具体步骤为:
(1)采用三个单相式电压互感器,其一次绕组接成星形并将中性点接地,其二次绕组接成开口三角形,从端子处得到零序电压;
(2)短时窗内零序电压的提取:在1MHz的采样率下,提取短时窗内的母线零序电压离散信号u0(k),其中采样点k=1,2,…,N,N为零序电压短时窗内的采样点总数;
(3)0轴两侧的零序电压面积计算;分别利用和求短时窗内母线零序电压波形与0轴正、负半轴所围成的面积S1和S2,其中u0(m)和u0(n)分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的离散信号;m和n分别为母线零序电压波形在0轴正、负半轴的采样点,且m=1,2,…,p;n=1,2,…,q;p和q分别为u0(m)和u0(n)的采样点总数,且p+q=N;
(4)零序电压波形与0轴所围成的面积总和的计算:根据计算零序电压波形与0轴所围成的面积总和S;
(5)单相故障启动判据的构造;按以下条件判断小电流接地系统是否发生单相故障
若则判定小电流接地系统发生单相故障,选线装置启动;
若则判定小电流接地系统未发生故障,选线装置不启动;
其中为故障启动的阈值,其整定按照未发生故障时较小,而发生单相故障时较大的理论分析,并留有一定的裕度,设置为1000。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510035364.8A CN104617566B (zh) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510035364.8A CN104617566B (zh) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104617566A true CN104617566A (zh) | 2015-05-13 |
CN104617566B CN104617566B (zh) | 2017-09-12 |
Family
ID=53151907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510035364.8A Active CN104617566B (zh) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 一种基于零序电压正负面积和的小电流接地系统单相故障启动方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104617566B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109541396A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-29 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种故障指示器有效录波数据提取方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1421704A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-04 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障分段方法 |
CN1667424A (zh) * | 2005-02-26 | 2005-09-14 | 重庆大学 | 消弧线圈接地系统接地故障线路选择方法 |
US20080211511A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Myongji University Industry And Academia Cooperation Foundation | Method of Generating Fault Indication in Feeder Remote Terminal Unit for Power Distribution Automation System |
CN102590703A (zh) * | 2012-02-18 | 2012-07-18 | 西南交通大学 | 基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法 |
CN103424669A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-12-04 | 昆明理工大学 | 一种利用故障馈线零序电流矩阵主成分分析第一主成分的选线方法 |
-
2015
- 2015-01-23 CN CN201510035364.8A patent/CN104617566B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1421704A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-04 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障分段方法 |
CN1667424A (zh) * | 2005-02-26 | 2005-09-14 | 重庆大学 | 消弧线圈接地系统接地故障线路选择方法 |
US20080211511A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Myongji University Industry And Academia Cooperation Foundation | Method of Generating Fault Indication in Feeder Remote Terminal Unit for Power Distribution Automation System |
CN102590703A (zh) * | 2012-02-18 | 2012-07-18 | 西南交通大学 | 基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法 |
CN103424669A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-12-04 | 昆明理工大学 | 一种利用故障馈线零序电流矩阵主成分分析第一主成分的选线方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109541396A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-29 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种故障指示器有效录波数据提取方法 |
CN109541396B (zh) * | 2018-11-27 | 2021-04-27 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种故障指示器有效录波数据提取方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104617566B (zh) | 2017-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203942275U (zh) | 一种35kV中性点不接地配电网铁磁谐振抑制装置 | |
CN103474980B (zh) | 一种基于暂态功率方向的配电网单相接地保护方法 | |
CN103163417B (zh) | 一种基于短时窗高低频暂态能量比值的虚幻接地识别方法 | |
CN101478149A (zh) | 一种基于暂态量信号的配电网单相接地故障选线方法 | |
CN103280785B (zh) | 一种可识别高阻接地故障的高压直流输电线路保护方法 | |
CN103424669A (zh) | 一种利用故障馈线零序电流矩阵主成分分析第一主成分的选线方法 | |
CN104111403A (zh) | 一种小电流接地电力系统微机综保选线方法 | |
CN108649532B (zh) | 一种注入式变压器线路缺相保护方法及装置 | |
CN103207352A (zh) | 利用选线阻抗幅值特性实现配电网单相接地故障选线方法 | |
CN104237731A (zh) | 基于eemd与能量法的谐振接地配电网单相接地故障选线方法 | |
CN101626158B (zh) | 一种随调式消弧线圈自动调谐控制方法 | |
CN102879671B (zh) | 特高压调压变压器保护的等效瞬时电感涌流闭锁判别方法 | |
CN104614642A (zh) | 一种小电流接地选线方法 | |
CN104122484A (zh) | 一种基于零模电流小波系数相关分析的配网故障选线方法 | |
CN105044543A (zh) | 一种pt断线后电抗器故障判别方法 | |
CN109001592A (zh) | 一种基于暂态量的谐振接地系统单相接地故障选线方法 | |
CN103760471A (zh) | 基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法 | |
Wang et al. | Improved voltage‐based protection scheme for an LVDC distribution network interfaced by a solid state smart transformer | |
CN104198891A (zh) | 一种利用恢复电压延时半周期叠加检测拍频的瞬时性故障判别方法 | |
CN103293448A (zh) | 基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法 | |
CN108493903B (zh) | 一种无需电压的抽能电抗器差动保护方法和装置 | |
CN104635111A (zh) | 一种基于故障时刻s变换频谱特性的配电网故障启动方法 | |
CN104502744A (zh) | 一种带并联电抗器的输电线路单相故障性质判别方法 | |
CN109103846B (zh) | 一种基于比相和比幅原理的抽能电抗器保护方法及系统 | |
Laaksonen et al. | Enhanced MV microgrid protection scheme for detecting high-impedance faults |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |