CN106443292B - 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法 - Google Patents

一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106443292B
CN106443292B CN201610040566.6A CN201610040566A CN106443292B CN 106443292 B CN106443292 B CN 106443292B CN 201610040566 A CN201610040566 A CN 201610040566A CN 106443292 B CN106443292 B CN 106443292B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
zero
voltage
sequence current
earth fault
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
Application number
CN201610040566.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106443292A (zh
Inventor
张贵新
张东波
谢宏
秦江斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhangjiagang Zhidian Electric High-Tech Institute Co Ltd
Tsinghua University
Original Assignee
Zhangjiagang Zhidian Electric High-Tech Institute Co Ltd
Tsinghua University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhangjiagang Zhidian Electric High-Tech Institute Co Ltd, Tsinghua University filed Critical Zhangjiagang Zhidian Electric High-Tech Institute Co Ltd
Priority to CN201610040566.6A priority Critical patent/CN106443292B/zh
Publication of CN106443292A publication Critical patent/CN106443292A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106443292B publication Critical patent/CN106443292B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：S1，采集三相线路的电压和电流数据；S2，对上述三相线路的电压和电流数据进行处理，获得三相线路的电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；以及S4，根据所述三相线路的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。

Description

一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种架空线路故障检测方法，尤其涉及一种单相接地故障检测方法。
背景技术
随着对配网监控的需求日益增多，对单相接地故障的定位要求越来越高。现有的接地故障指示器，通过判断接地瞬间暂态电流首半波的相位、大小和系统的五次谐波值，来判定单相接地故障是否发生，但这些方法准确度不高、系统复杂或成本比较高。
检测单相接地故障的最有效的办法是检测是否有零序电流产生，而对于架空线路而言，基于现有的一般测量仪器，测量线路中的零序电流准确度不高，其中测试动态相电流、电压和相位同步的值都会不精确，会有一定的误差，数据误差导致系统计算出的零序电流的有效值和相位会比线路中实际零序电流的有效值和相位大很多。另一种情况是实际线路中是三相电流平衡，由于传感器测量带来的数据误差计算出有零序电流产生，使得测量仪器不精确导致的测得结果计算出有零序电流产生而出现系统误判断和误保护情况。这显然在配网监控中是不可取的。在配网线路较长和负荷较小的情况下，零序电流很小，通过传统一般的测量仪器很难准确的检测是否有零序电流的产生，从而无法准确有效的判断单相接地故障的位置。
发明内容
为了能够准确、快速、低成本的测量架空线路的故障及位置，本发明提供了一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法。
本发明实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：
S1，采集三相线路的电流和电压数据；
S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得三相线路的电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；
S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；
S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。
本发明实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法具有以下有益效果：可以在现有一般测量仪器测试动态相电流、相电压或同步不精确而无法判断是否有零序电流的情况下，通过本发明方法可以快速判断是否有单相接地故障；可以为电网节约成本，不需要价格高昂、测量准确度非常高、体积庞大、重量重的仪器设备来检测线路中的零序电流；双重判断依据，使得判断结果更准确。通过零序电流测量来进行单相接地故障判断的同时，利用单相电压的数据突变作为辅助判据，可以大幅度提高单相接地故障定位检测的准确度，使抢修人员快速定位故障点；系统具有实时置零功能。如果通过双重依据判断出无故障情况下，系统会自动将计算的零序电流实时置零，这样可以提高下一次系统判断线路零序电流的准确性，也可以有效的降低因为外界和传感器自身干扰带来的误报警。
附图说明
图1为本发明的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法中的传感器和数据后台计算系统的通信关系图。
图2为本发明的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法的流程图。
主要元件符号说明
无
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，参照附图。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
请参见图1-2，本发明实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其包括以下步骤：
S1，采集三相线路的电流和电压数据；
S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得三相线路电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压；
S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；以及
S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流和零序电压的相位关系来判定故障发生的位置。
步骤S1中，所述三相线路是指三相交流电接出来的线路，三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。可以采用A、B、C来表示三相交流电的三个相，称为A相、B相、C相。本发明的方法适用于现有技术中的中性点非接地系统的三相线路。
在步骤S1中，可以在配网三相线路的A相线路、B相线路、C相线路上分别设置有多个传感器，来测量上述三相线路不同位置各个相的电流和电压信号。测得的电流和电压信号可以同步传送到数据后台计算系统。可以理解上述传感器包括现有技术中的各种传感器，同步传输数据的方式也不限，可以是有线或者无线的形式传输。本实施例中，所述传感器在测量到三相线路的各相的电流和电压信号后，并将模拟信号转换为数字信号以供后续处理使用。这时由于传感器本身测试精确度的问题，可能会出现误差，本发明的技术方案可以通过后面的步骤修正误差。
步骤S2中，数据后台计算系统已经通过步骤S1获得了三相线路各相(A、B、C)的电压和电流数据。对三相线路的电流数据进行傅立叶变换后，获得三相电流的矢量值，利用公式，并根据三相电流平衡系数通过计算得出所述三相线路当前的实时零序电流的有效值和相位，为三相电流矢量的实部，为三相电流矢量的虚部，为三相电流平衡系数，若三相电流矢量和为0，则没有零序电流产生。对所述三相线路的电压数据进行傅立叶变换后，获得三相电压的矢量值，利用公式计算出所述三相线路当前的实时零序电压的有效值和相位，为三相电压矢量的实部，为三相电压矢量的虚部，将计算后的数据存储作为后续判定依据。若该步骤中的没有零序电流产生，则没有单相接地故障发生，系统会自动将计算的零序电流实时矫正置零。
步骤S2中，在没有单相接地故障发生的情况下，三相电流平衡，计算出三相电流的平衡系数，根据平衡系数矫正三相电流平衡时的零序电流，防止外界和自身干扰产生零序电流造成误报警。计算方法为：令三相电流的矢量和为零，则得到公式，为三相电流矢量的实部，为三相电流矢量的虚部，为平衡系数，以A相为平衡基准，则=1，公式变为，通过矩阵，根据实时采集到的三相电流数据，计算得出平衡系数，根据平衡系数矫正三相电流平衡时的零序电流，防止外界和自身干扰产生零序电流造成误报警。
步骤S3中，数据后台计算系统里标定被认为是单相接地故障发生的单相电压阀值VF，此阀值VF可以根据不同的配网系统进行动态设置。本实施例中，该单相电压阀值VF=0.5×VX，VX为当前配网系统的单相线路电压。如果步骤S2的结果得出产生了零序电流，也可能是由于测量仪器误差引起的。这时就需将步骤2中测试的三相线路中的每相电压值该单相电压阀值进行比较，如果没有单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则所述数据后台计算系统认为没有单项接地故障发生；如果出现了单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则所述数据后台计算系统认为有单相接地故障发生,而电压数据低于设定的单相电压阀值的相则被认为是发生了单相接地故障的相。
步骤S4中，数据后台计算系统根据故障位置前后，所测量的零序电流和零序电压的相位关系来确定故障点的位置，故障点前，也就是非故障线路上的零序电流相位超前零序电压相位90°，故障点后，也就是故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位90°。
本发明实施例提供一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法可以在现有一般测量仪器测试动态相电流、相电压或同步不精确而无法判断是否有零序电流的情况下，通过本发明方法可以快速判断是否有单相接地故障。该方法节约成本，不需要价格高昂、测量准确度非常高、体积庞大、重量重的仪器设备来检测线路中的零序电流。双重判断依据，使得判断结果更准确。通过零序电流测量来进行单相接地故障判断的同时，利用单相电压的数据突变作为辅助判据，该方法可以大幅度提高单相接地故障定位检测的准确度，使抢修人员快速定位故障点。该方法具有实时置零功能，如果通过双重依据判断出无故障情况下，系统会自动将计算的零序电流实时置零，这样可以提高下一次系统判断线路零序电流的准确性，也可以有效的降低因为外界和传感器自身干扰带来的误报警。

Claims (10)

1.一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法,其包括以下步骤：
S1，采集三相线路的电流和电压数据；
S2，对上述三相线路的电流和电压数据进行处理，获得该三相线路电流和电压的矢量值并计算出该三相线路的零序电流和零序电压，其中所述零序电流的有效值IN和相位通过公式计算，其中，RA,RB,RC为三相电流矢量的实部，iA,iB,iC为三相电流矢量的虚部，kA,kB,kC为平衡系数，若三相电流矢量和为0，则没有零序电流产生；
S3，将所述三相线路的电压与一单相电压阀值比较来判断是否有单相接地故障发生；
S4，根据所述三相线路故障点位置前后的实时零序电流数据和零序电压的相位关系来判断故障发生的位置。
2.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述三相线路为中性点非接地系统的三相线路。
3.如权利要求2所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S1采用在所述三相线路的A相线路、B相线路、C相线路上分别设置多个传感器，来测量该三相线路不同位置各个相的电流信号和电压信号。
4.如权利要求3所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，进一步将所述多个传感器测得的电流信号和电压信号同步传送到数据后台计算系统。
5.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述三相线路的实时零序电压的有效值UN和相位利用公式计算，其中UA,UB,UC为三相电压矢量的实部，yA,yB,yC为三相电压矢量的虚部。
6.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，若该步骤S2中的没有零序电流产生，则没有单相接地故障发生，将自动将计算的零序电流实时置零。
7.如权利要求6所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，在没有单相接地故障发生的情况下三相电流平衡，计算出三相电流的平衡系数kA,kB,kC，根据平衡系数矫正三相电流平衡时的零序电流，计算方法为令三相电流的矢量和为零，则得到公式RA,RB,RC为三相电流矢量的实部，IA,IB,IC为三相电流矢量的虚部，kA,kB,kC为平衡系数，以A相为平衡基准，则kA＝1，公式变为通过矩阵根据实时采集到的三相电流数据，计算得出平衡系数kA,kB,kC。
8.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S3中，如果没有单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则认为没有单相 接地故障发生；如果出现了单相电压数据低于设定的单相电压阀值，则认为有单相接地故障发生,而电压数据低于设定的单相电压阀值的相则被认为是发生了单相接地故障的相。
9.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S3中，故障点前非故障线路上的零序电流相位超前零序电压相位故障点后故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位
10.如权利要求1所述的基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法，其特征在于，对所述三相线路的电流和电压数据进行处理的方法为通过傅立叶变换获得电流的矢量值和电压的矢量值。
CN201610040566.6A 2016-01-21 2016-01-21 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法 Active CN106443292B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610040566.6A CN106443292B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610040566.6A CN106443292B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106443292A CN106443292A (zh) 2017-02-22
CN106443292B true CN106443292B (zh) 2019-10-29

Family

ID=58183126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610040566.6A Active CN106443292B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106443292B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109507516A (zh) * 2018-11-28 2019-03-22 南京国电南自软件工程有限公司 基于稳态故障量的接地故障检测方法、系统及存储介质
CN109444640B (zh) * 2018-11-28 2021-04-16 南京国电南自电网自动化有限公司 一种配电网单相高阻接地故障检测方法、系统及存储介质
CN113552441B (zh) * 2020-04-24 2024-04-30 南京南瑞继保电气有限公司 一种单相接地故障检测方法及装置
CN111596171A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 国网上海市电力公司 一种人工智能深度学习下的智能配网故障诊断定位综合系统
CN111596170A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 国网上海市电力公司 一种用于智能配网的故障诊断综合定位方法
CN113933744B (zh) * 2020-07-13 2023-11-03 福建先德能源科技有限公司 一种单相接地故障的判别方法及装置
CN113884764B (zh) * 2021-09-27 2024-05-03 国网新疆电力公司哈密供电公司 一种配电电缆谐波异动的监测系统的预警方法
CN114675212B (zh) * 2022-03-25 2024-06-04 江苏方天电力技术有限公司 一种配电变压器中性点连接异常研判方法
CN116345423B (zh) * 2023-03-22 2023-12-05 华中科技大学 一种面向海上风电柔直系统的故障抑制方法、装置和系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839958A (zh) * 2010-04-28 2010-09-22 华北电力大学 配电网单相接地故障带电定位装置
CN102565626A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 保定供电公司 小电流接地故障区段在线定位方法及其系统
CN102981099A (zh) * 2012-12-10 2013-03-20 辽宁省电力有限公司沈阳供电公司 基于遗传算法的配电网单相接地故障定位方法及定位装置
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
CN103698647A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 广东电网公司茂名供电局 一种电力系统单相接地故障的自动检测方法
CN103760465A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 泉州维盾电气有限公司 小电流接地系统单相接地故障方向判别及处理方法
CN104166067A (zh) * 2014-08-06 2014-11-26 湖南英科电力技术有限公司 单相接地故障定位检测方法及装置
CN104251959A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 云南电网公司电力科学研究院 一种用于检测和定位配电网单相接地故障的方法及装置
CN105116290A (zh) * 2015-09-08 2015-12-02 华北电力大学（保定） 小电流接地系统单相接地故障区段的定位方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6785105B2 (en) * 2002-08-05 2004-08-31 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Ground fault detection system for ungrounded power systems

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839958A (zh) * 2010-04-28 2010-09-22 华北电力大学 配电网单相接地故障带电定位装置
CN102565626A (zh) * 2012-01-12 2012-07-11 保定供电公司 小电流接地故障区段在线定位方法及其系统
CN102981099A (zh) * 2012-12-10 2013-03-20 辽宁省电力有限公司沈阳供电公司 基于遗传算法的配电网单相接地故障定位方法及定位装置
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
CN103698647A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 广东电网公司茂名供电局 一种电力系统单相接地故障的自动检测方法
CN103760465A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 泉州维盾电气有限公司 小电流接地系统单相接地故障方向判别及处理方法
CN104166067A (zh) * 2014-08-06 2014-11-26 湖南英科电力技术有限公司 单相接地故障定位检测方法及装置
CN104251959A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 云南电网公司电力科学研究院 一种用于检测和定位配电网单相接地故障的方法及装置
CN105116290A (zh) * 2015-09-08 2015-12-02 华北电力大学（保定） 小电流接地系统单相接地故障区段的定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于零序 电流突变量的配电网单相接地故障定位方法研究;王勇晓;《机电信息》;20130531(第15期);第28-29页 *
零序电压产生机理及过渡电阻测量和选相方法;刘宝稳 等;《电网技术》;20150531;第39 卷(第5期);第1445-1446页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106443292A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106443292B (zh) 一种基于零序电流测量的架空线路单相接地故障检测方法
Pignati et al. Fault detection and faulted line identification in active distribution networks using synchrophasors-based real-time state estimation
CN103782509B (zh) 用于检测同步发电机内部绕组故障的系统、计算机程序产品和方法
Dobakhshari et al. A wide-area scheme for power system fault location incorporating bad data detection
US10073148B2 (en) Fault detection in energy supply networks
CN105372616B (zh) 一种cvt状态在线测试系统及在线评估方法
KR101908369B1 (ko) 계기용 변압 변류기의 비오차 판별 장치 및 컴퓨터 판독가능 기록 매체
CN107453484B (zh) 一种基于wams信息的scada数据校准方法
CN109324269A (zh) 基于分布式测量的配电网单相断线故障辨识方法
CN104297628B (zh) 含dg的配电网的区段故障检测与定位方法
CN109283430A (zh) 一种基于电压分布原理的配电网故障测距方法
Hurtgen et al. Advantages of power system state estimation using phasor measurement units
CN107710008A (zh) 调试用于支路监测系统的电压传感器和支路电流传感器的方法和设备
CN105044649B (zh) 一种电流互感器误差水平动态检测方法及系统
CN106154202A (zh) 一种电器短路试验测量系统的校准方法
CN1793995B (zh) 一种输电线路故障距离测量方法
CN106054023A (zh) 一种输电线路单端测距中估计两侧系统阻抗的方法
JP5743296B1 (ja) 漏電箇所探査方法及びその装置
Gol et al. Metrics for success: Performance metrics for power system state estimators and measurement designs
Penido et al. An analytical zero sequence method to locate fault in distribution systems rich in DG
CN108845225A (zh) 基于故障分量检测的电力电容器、电抗器二次电流回路接线正确性分析方法
Picard et al. Fault location using PMU measurements and wide-area infrastructure
Lin et al. Fault location for three-ended ring-topology power system using minimum GPS-based measurements and CVT/CT sensing
CN104483577B (zh) 一种电力线路参数准确度的测定方法
CN103454561B (zh) 一种配电网单相接地故障定位方法

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