CN105914718B - 一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 - Google Patents
一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105914718B CN105914718B CN201610275548.6A CN201610275548A CN105914718B CN 105914718 B CN105914718 B CN 105914718B CN 201610275548 A CN201610275548 A CN 201610275548A CN 105914718 B CN105914718 B CN 105914718B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- line
- fault
- phase current
- phase
- correlation coefficient
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 25
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims description 18
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
- H02H7/262—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of switching or blocking orders
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
- H02H7/263—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of measured values
Abstract
本发明公开了一种基于相电流突变量的接地故障保护方法,其步骤为:S1:在线监测配电网的零序电压,当零序电压超过电压限定值时,采集各线路的暂态相电流信号;S2:提取各线路暂态相电流突变量;S3:对各线路相电流突变量进行相间两两相关性分析,得到相间相关系数[ρABρBCρCA],通过比较得到相间最小相关系数ρmin;S4:根据相间相关系数的大小来判断故障线路。本发明具有原理简单、易于实现、能够有效地提高保护精度和可靠性等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到配电网接地技术领域,特指一种基于相电流突变量的接地故障保护方法。
背景技术
我国配电网广泛采用中性点非有效接地方式,这种运行方式能有效提高电力供应可靠性,但其单相接地故障时,故障电流特征微弱,电弧不稳定等因素,选线问题一直是困扰电力工作者的难题。目前,故障选线研究已经初步取得一些成果,但在实际应用中选线准确率仍然较低,有待进一步提高。
现有的配电网接地故障保护方法主要有注入信号法、稳态方法和暂态方法三种。注入信号法的主要难点是:①需要增加信号注入设备,投资大;②不能检测瞬时性和间歇性故障,接收灵敏度低;③故障电阻较大时,故障线路与非故障线路的信号差异不明显。稳态方法,主要包括零序电流比幅比相法、负序电流法、谐波法等。稳态方法的主要难点是:故障电流微弱,容易受电弧不稳定性、受过渡电阻、中性点接地方式的影响较大等因素的影响,尤其在经高阻接地、消弧线圈过补偿时,很容易产生误判。暂态保护以小波算法为代表,故障特征明显,且不受消弧线圈及电弧不稳定的影响,具有检测灵敏度高等优点。小波算法的主要难点是:①容易受小波基函数及分解尺度等因素的影响;②对采样数据进行大量逐层提取与分离,乘法运算量十分巨大。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种原理简单、易于实现、能够有效地提高保护精度和可靠性的基于相电流突变量的接地故障保护方法。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种基于相电流突变量的接地故障保护方法,其步骤为:
S1:在线监测配电网的零序电压,当零序电压超过电压限定值时,采集各线路的暂态相电流信号;
S2:提取各线路暂态相电流突变量;
S3:对各线路相电流突变量进行相间两两相关性分析,得到相间相关系数[ρAB ρBCρCA],通过比较得到相间最小相关系数ρmin;
S4:根据相间相关系数的大小来判断故障线路;当所有线路的最小相间相关系数都满足ρi min>ρset时,判定为母线故障,跳闸隔离故障母线,其中i=1、2、...、n;否则,判定为线路故障,其中相关系数最小所对应的线路即为故障线路,跳闸隔离故障线路。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S3中,相间相关系数ρ的计算公式为:
式中设x(n)、y(n)为2个离散信号序列,对应暂态相电流突变量采样值,N表示离散采样信号序列的长度。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S1中,电压限定值为15%的相电压。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S4中,ρset取0.5。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的基于相电流突变量的接地故障保护方法,只需测量被保护对象各相电流的突变量,易于实现;利用相电流突变量的相间相关系数的大小作为保护判据,打破了将故障特征量与整定值进行比较作为保护判据的传统;无需对信号进行滤波处理,利用了弧光故障暂态分量,有效提高了保护的抗弧光故障能力。本发明不受系统运行方式变化的影响,在高阻故障时仍然有较高的保护精度和可靠性;通过波形的相关性分析来进行选线,计算简单,有效解决了配电网接地故障保护判断整定困难和可靠性不高的难题。
2、本发明的基于相电流突变量的接地故障保护方法,通过对单相接地故障时相电流暂态信号特征的分析,利用各线路暂态相电流突变量的突变量的差异,对其进行相间两两相关性分析;无需对信号进行处理及设置故障特征量的整定值,计算简单,易于实现,有效地提高了保护的精度和可靠性,具有深远的意义和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
图2是本发明在具体应用实例中的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示,本发明的基于相电流突变量的接地故障保护方法,其步骤为:
S1:在线监测配电网的零序电压,当零序电压越限时(即超过电压限定值),采集各线路的暂态相电流信号;
S2:提取各线路暂态相电流突变量;
S3:对各线路相电流突变量进行相间两两相关性分析,得到相间相关数[ρAB ρBCρCA],通过比较得到相间最小相关系数ρmin;
S4:根据相关系数的大小来判断故障线路。当所有线路的最小相关系数都满足ρi min>ρset(i=1、2、...、n)时,判定为母线故障,跳闸隔离故障母线;否则,判定为线路故障,其中相关系数最小所对应的线路即为故障线路,跳闸隔离故障线路。
在具体应用实例中,采集的暂态相电流信号进行预处理,提取出各相电流突变量(参见图2),假设故障发生前,三相对称,各电气量不带上标,中性点位移电压U0为零,没有if,故障发生后各电气量加上“′”从图中可知流过线路始端的三相电流主要由负荷电流、及各相的对地电容电流组成。
故障前,流过首端三相电流计算如下:
式中k为线路1、2、…、n,p表示A、B、C三相,CK为各线路每相的对地等效电容ikp、ikpc、ikLp分别为各相的首端电流、对地电容电流及负荷电流。
当发生单相接地故障后,故障线路1的故障相电流为:
而对于非故障线路各相及故障线路1的非故障相电流为:
故障线路故障相的电流突变量为:
非故障线路各相及故障线路的非故障相的电流突变量为:
之后,对各线路各相电流突变量进行相间两两相关性分析,得到相间相关系数数组[ρAB ρBC ρCA],暂态相电流突变量波形相似度可以通过相关系数来来描述,相关系数ρ的计算公式如下:
式中设x(n)、y(n)为2个离散信号序列,对应暂态相电流突变量采样值,N表示离散采样信号序列的长度。
最后,通过比较线路相间相关系数数组[ρAB ρBC ρCA]的大小得到各线路的相间最小相关系数ρi min。
在具体应用实例中,为使本发明所提出的保护方法适合在配电自动化终端单元上就地实现,选择就地测量量为故障特征量:各线路暂态相电流突变量。
作为优选实施例,本实例的步骤S1中,电压限定值取为15%的相电压。
作为优选实施例,本实例的步骤S4中,由于故障线路故障相与健全相电流突变量波形差异很大,相间最小相关系数很小甚至为负;非故障线路各相电流突变量波形相近,几乎一致,相间最小相关系数较大(0.8~1.0),因此ρset通常取0.5。
如图2所示,为本发明在具体应用实例中的接地故障实验示意图,母线上带有L1、L2、L3、L4四条馈线,L1为20km的架空线路,L2为10km的电缆线路,L3为混合线路,由10km的架空线路和5km的电缆线路组成,L4为30km的架空线路,各馈线参数如表1所示,在各馈线出口安装保护装置。
表1
分别以线路L1、L2及母线在不同故障条件下(包括故障距离、接地电阻、故障初相等)发生单相接地故障时进行实验测试,安装在线路端口的保护装置获取各线路三相暂态电流信号;从信号提取出相应的相电流突变量作为故障特征量,计算出各线路的相电流突变量的相间相关系数数组,并比较得到该线路的最小相关系数ρi min;最后根据相关系数的大小判定出故障线路。
表2
测试结果如上表2所示,从中可以看出,无论是经高阻接地还是故障初相角较小时,故障线路的相间最小相关系数均为最小值,而且受电阻变化及角度的影响不大,远小于非故障线路,很容易判断出故障线路;当母线故障时,各线路相关系数相差不大,均大于设定值ρset(取值为0.5),因此,可判定为母线故障。实验结果表明本发明方法具有较高的准确性、有效性和可靠性。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于相电流突变量的接地故障保护方法,其特征在于,步骤为:
S1:在线监测配电网的零序电压,当零序电压超过电压限定值时,采集各线路的暂态相电流信号;
S2:提取各线路暂态相电流突变量;
S3:对各线路相电流突变量进行相间两两相关性分析,得到相间相关系数[ρAB ρBCρCA],通过比较得到相间最小相关系数ρmin;
S4:根据相间相关系数的大小来判断故障线路;当所有线路的最小相间相关系数都满足ρimin>ρset时,判定为母线故障,跳闸隔离故障母线,其中i=1、2、…、n;否则,判定为线路故障,其中相关系数最小所对应的线路即为故障线路,跳闸隔离故障线路。
2.根据权利要求1所述的基于相电流突变量的接地故障保护方法,其特征在于,所述步骤S3中,相间相关系数ρ的计算公式为:
<mrow>
<mi>&rho;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<msqrt>
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
</mrow>
式中设x(n)、y(n)为2个离散信号序列,对应暂态相电流突变量采样值,N表示离散采样信号序列的长度。
3.根据权利要求1或2所述的基于相电流突变量的接地故障保护方法,其特征在于,所述步骤S1中,电压限定值为15%的相电压。
4.根据权利要求1或2所述的基于相电流突变量的接地故障保护方法,其特征在于,所述步骤S4中,ρset取0.5。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610275548.6A CN105914718B (zh) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | 一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610275548.6A CN105914718B (zh) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | 一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105914718A CN105914718A (zh) | 2016-08-31 |
CN105914718B true CN105914718B (zh) | 2018-04-10 |
Family
ID=56753156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610275548.6A Active CN105914718B (zh) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | 一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105914718B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108008247A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-08 | 国网北京市电力公司 | 配电网接地故障定位方法和装置 |
CN110780160B (zh) * | 2019-12-06 | 2021-10-19 | 广东电网有限责任公司 | 一种弧光高阻接地故障检测方法及其装置 |
CN111579919B (zh) * | 2020-04-14 | 2022-06-10 | 威胜电气有限公司 | 一种配电网单相接地故障检测方法和系统 |
CN111983510B (zh) * | 2020-07-17 | 2023-08-18 | 珠海许继电气有限公司 | 基于相电压和电流突变量的单相接地故障选相方法及系统 |
CN112730964A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-30 | 国网河南省电力公司洛阳供电公司 | 一种基于过电压波形特征的雷击过电压识别方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103197203A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 昆明理工大学 | 一种基于三相电流突变量的时域波形相关分析的故障选线方法 |
CN103675605A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 湖南大学 | 基于故障信号暂态相关分析的小电流接地故障选线方法 |
CN104375056A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 国家电网公司 | 基于电压及电流初始行波的变电站电缆出线故障监测方法 |
CN104793106A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 上海交通大学 | 基于电流突变率的配网线路故障区段定位方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6892145B2 (en) * | 2002-02-25 | 2005-05-10 | General Electric Company | Method and system for conditionally triggered system data capture |
JP4020304B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-12-12 | 株式会社東芝 | 地絡方向継電器および地絡方向継電装置 |
-
2016
- 2016-04-28 CN CN201610275548.6A patent/CN105914718B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103197203A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 昆明理工大学 | 一种基于三相电流突变量的时域波形相关分析的故障选线方法 |
CN103675605A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 湖南大学 | 基于故障信号暂态相关分析的小电流接地故障选线方法 |
CN104375056A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 国家电网公司 | 基于电压及电流初始行波的变电站电缆出线故障监测方法 |
CN104793106A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 上海交通大学 | 基于电流突变率的配网线路故障区段定位方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
"基于暂态 主频分量相关性分析的故障选线方法";刘谋海等;《电力系统保护与控制》;20160116;第44卷(第2期);第74-79页 * |
"基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法";戴栩生等;《中国电力》;20150131;第48卷(第1期);第81-86、141页 * |
"基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位";宋国兵等;《电力系统自动化》;20111110;第35卷(第21期);第84-90页 * |
"检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法";马士聪等;《电力系统自动化》;20080410;第32卷(第7期);第48-52页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105914718A (zh) | 2016-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105914718B (zh) | 一种基于相电流突变量的接地故障保护方法 | |
CN109683063B (zh) | 一种利用电流与电压导数的小电流接地故障方向检测方法 | |
CN107064741B (zh) | 一种配电网线路异名相两点相继接地故障选线方法 | |
CN108957244B (zh) | 一种配网主站单相接地故障选线定位方法 | |
US11435409B2 (en) | Temporary overvoltage and ground fault overvoltage protection based on arrester current measurement and analysis | |
CN105974264B (zh) | 一种基于相电流暂态特征的故障选线方法 | |
CN107085165B (zh) | 一种配电网线路同名相两点相继接地故障选线方法 | |
CN110954743B (zh) | 一种分布式录波装置及小电流接地选线方法 | |
CN109742727A (zh) | 一种低压400v漏电电流的判断方法 | |
CN111426908B (zh) | 小电流接地系统单相接地故障保护方法、装置及系统 | |
CN111983510B (zh) | 基于相电压和电流突变量的单相接地故障选相方法及系统 | |
CN109375120B (zh) | 直流电源系统中窜入交流电的监测方法 | |
CN111257698A (zh) | 一种基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统 | |
CN107703416A (zh) | 小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法和系统 | |
CN101951010A (zh) | 一种小电流接地系统的接地保护方法 | |
CN112485716B (zh) | 一种基于接地故障电弧电流零休暂态特征信号的选线方法 | |
CN102879713A (zh) | 一种接地保护选线的方法 | |
CN112485595B (zh) | 一种配电网接地故障选线保护方法及装置 | |
CN104090211B (zh) | 一种配电线路高阻接地故障的在线检测方法 | |
CN111257699A (zh) | 一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统 | |
Balcerek et al. | Centralized substation level protection for determination of faulty feeder in distribution network | |
CN112034283B (zh) | 检测和定位铝电解槽接地故障的装置及其系统和工艺 | |
CN113671315A (zh) | 基于比例差动原理的ITn供电绝缘故障定位方法 | |
Al_Kababjie et al. | A fault detection and classification using new distance relay | |
CN113358978A (zh) | 一种配电网单相故障的故障类型辨识方法和装置 |
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 | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230823 Address after: Room 201, Jinhongyuan, No. 229 Tongzipo West Road, Changsha High tech Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410221 Patentee after: Changsha Jingke Electric Technology Co.,Ltd. Address before: 410114 No. two, 960 Wan Li Li South Road, Yuhua District, Changsha, Hunan Patentee before: CHANGSHA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |