CN108469573A - 一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法 - Google Patents

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赵永浩
刘玲军
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Abstract

本发明公开了一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相。本发明对于对地电容电流很小的配网和接地过渡电阻大的配网的单相接地故障，都可以准确判定故障相别，并为故障转移设备提供故障相信息，同时也可用于指导故障巡线，提高故障处理效率，缩短故障停电时间。

Description

一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法
技术领域
本发明属于智能电网技术领域，尤其是涉及一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能己经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源.因此，电能供应的稳定和持续成为了电网运行的首要目标之一。同时，随着经济技术的发展，电网也己经进入了大互联时代，各类型区域电网已经互联成为了全国性质的人电网。但是，电网运行在运行中不可能完全无故障运行，因此对于电网运行中故障的快速辨识、定位和处理就成为了保障电网安全平稳运行的最重要手段之一。
大多数配电网一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式。小电流接地系统发生单相接地故障时，不形成短路回路，不会产生造成设备损坏的量值很大的短路电流，且三相线间电压依然为对称电压，不影响负载的正常工作，可以继续运行一段时间。这种方式虽然具有供电可靠性高的优点，但是在发生单相接地故障后，健全相对地的电压会升高，长期运行可能会损坏设备绝缘，而且断续性电弧接地时还会产生高达数倍额定电压的弧光过电压直接击穿设备绝缘，引发严重的相间故障。为减少过电压对设备的损害，当系统出现单相接地故障后，需要尽快确定故障点和故障相别，及时采取故障转移、故障隔离等有效措施，以避免故障进一步发展，同时有效缩小故障停电范围和时间。
申请公布号为CN 106990330 A的发明专利申请公开了一种配电网单相接地故障相的辨识方法，包括实时获取系统运行参数；在同坐标系下计算A、B和C三相发生单相接地故障时零序电压随过渡电阻变化的轨迹曲线；单相接地故障时，检测故障零序电压矢量，在同坐标系中绘制故障零序电压矢量；根据故障零序电压矢量的终点的位置与A、B和C三相发生单相接地故障时零序电压随过渡电阻变化的轨迹曲线的相对位置判断单相接地故障的故障相。该发明方法能在故障发生前准确计算故障零序电压轨迹，可有效实现单相接地故障相辨识，适用于中性点经各种接地方式下的小电流接地系统，尤其能够有效解决不对称系统高阻接地故障辨识难题，克服了传统选相方法的局限性，具有良好的应用前景。然而，该发明对于接地过渡电阻大的配网的单相接地故障的判断准确性差。
授权公告号为CN 104764978 B的发明专利公开了一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，根据电网故障前后的中性点电压，预测单相接地故障电流的大小，通过比较接地电流与电网三相相电压的相位实现故障选相，根据单相接地故障电流和故障相电压的幅值计算过渡电阻。该发明提出的一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，可预测单相接地故障电流值，并通过比较接地电流和各相电压的相位实现故障选相，由于各相电压相位差距较大，相对于传统根据相电压幅值特征的选相精度较高，故障相确定后即可测量过渡电阻，所述方法不受电网不对称和负荷变化的影响，提高了电网的运行安全性。然而，该发明对于对地电容电流很小的配网，存在单相接地故障的判断准确性差的问题。
因此，需要设计一种新的用于配电网小电流接地系统单相接地故障选相的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，对于对地电容电流很小的配网和接地过渡电阻大的配网的单相接地故障，都可以准确判定故障相别，并为故障转移设备提供故障相信息，同时也可用于指导故障巡线，提高故障处理效率，缩短故障停电时间。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相；
具体步骤为：
S1、同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并将该相电流录波波形作为单相接地故障选相流程的输入数据，故障点前端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA1(i)、IB1(i)和IC1(i)，故障点后端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA2(i)、IB2(i)和IC2(i)，其中，其中，i为波形宽度且其取值范围为0至（N-1），N为截取波形的长度；
S2、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量；
S3、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和，分别表示为IAsum、IBsum和ICsum；
故障相判别过程结束以后即可输出故障相判别结果。
进一步地，在步骤S2中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量的计算过程为：
IA_errork(j)=IAk(j+L)–IAk(j);
IB_errork(j)=IBk(j+L)–IBk(j);
IC_errork(j)=ICk(j+L)–ICk(j);
其中，k的取值为1或2，分别表示故障点前端和故障点后端；L为录波数据的没工频周波采样点个数，该值跟测量装置的采样频率相关，一般的L取256或128，j为故障点前录波器且其取值范围为0至(N-L-1)。
进一步地，在步骤S3中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的计算过程为：
其中，abs表示绝对值计算。
进一步地，所述录波装置具备广域同步能力。
进一步地，单相接地故障为金属性接地故障、弧光接地故障、经小电阻接地故障或经高阻接地故障。
进一步地，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的累加长度能够根据单相接地故障的方式进行配置。
本发明的有益效果是：
本发明利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相；首先根据故障点前后两端录波装置提供的相电流录波波形分别计算两套录波装置的A、B、C三相相电流的误差分量，之后分别计算两套录波装置之间同相别的A、B、C三相相电流的误差分量的差值的绝对值，之后根据累积长度的配置值分别计算A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值累积和，则A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值累积之和最大的相别为故障相。
另外，所述录波装置具备广域同步能力，能在配电网发生单相接地故障发生时同步录取相电流录波波形，这些录波波形是精确同步采样的。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的实施状态流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。应该理解，为了使得技术方案更加明确，这里使用的“前、后、左、右、上、下”等表示方位的用语均为相对于图1的方位名词，不因视图的转换变换方位表述方式。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1，一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相；
具体步骤为：
S1、同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并将该相电流录波波形作为单相接地故障选相流程的输入数据，故障点前端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA1(i)、IB1(i)和IC1(i)，故障点后端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA2(i)、IB2(i)和IC2(i)，其中，其中，i为波形宽度且其取值范围为0至（N-1），N为截取波形的长度；
S2、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量；
S3、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和，分别表示为IAsum、IBsum和ICsum；
故障相判别过程结束以后即可输出故障相判别结果。
具体地，在步骤S2中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量的计算过程为：
IA_errork(j)=IAk(j+L)–IAk(j);
IB_errork(j)=IBk(j+L)–IBk(j);
IC_errork(j)=ICk(j+L)–ICk(j);
其中，k的取值为1或2，分别表示故障点前端和故障点后端；L为录波数据的没工频周波采样点个数，该值跟测量装置的采样频率相关，一般的L取256或128，j为故障点前录波器且其取值范围为0至(N-L-1)。
具体地，在步骤S3中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的计算过程为：
其中，abs表示绝对值计算。
具体地，所述录波装置具备广域同步能力。
具体地，单相接地故障为金属性接地故障，很显然，也可以是其他类型的单相接地故障，比如弧光接地故障、经小电阻接地故障或经高阻接地故障。
具体地，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的累加长度能够根据单相接地故障的方式进行配置。
本具体实施例一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相；首先根据故障点前后两端录波装置提供的相电流录波波形分别计算两套录波装置的A、B、C三相相电流的误差分量，之后分别计算两套录波装置之间同相别的A、B、C三相相电流的误差分量的差值的绝对值，之后根据累积长度的配置值分别计算A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值累积和，则A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值累积之和最大的相别为故障相。
另外，所述录波装置具备广域同步能力，能在配电网发生单相接地故障发生时同步录取相电流录波波形，这些录波波形是精确同步采样的。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：利用安装于配电线路故障点前后两端的录波装置同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并通过计算故障点前后两端的同相别相电流录波波形之间的相电流误差分量差值的绝对值之和来判断故障相别，其中相电流误差分量差值的绝对值之和最大的相别即为故障相；
具体步骤为：
S1、同步测量故障点前后两端的相电流录波波形，并将该相电流录波波形作为单相接地故障选相流程的输入数据，故障点前端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA1(i)、IB1(i)和IC1(i)，故障点后端的A、B、C三相电流录波波形分别表示为IA2(i)、IB2(i)和IC2(i)，其中，其中，i为波形宽度且其取值范围为0至（N-1），N为截取波形的长度；
S2、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量；
S3、计算故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和，分别表示为IAsum、IBsum和ICsum；
S4、选取，和中的最大值这作为故障相：
如果最大，则故障相为A相；
如果最大，则故障相为B相；
如果最大，则故障相为C相；
故障相判别过程结束以后即可输出故障相判别结果。
2.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：在步骤S2中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量的计算过程为：
IA_errork(j)=IAk(j+L)–IAk(j);
IB_errork(j)=IBk(j+L)–IBk(j);
IC_errork(j)=ICk(j+L)–ICk(j);
其中，k的取值为1或2，分别表示故障点前端和故障点后端；L为录波数据的没工频周波采样点个数，该值跟测量装置的采样频率相关，一般的L取256或128，j为故障点前录波器且其取值范围为0至(N-L-1)。
3.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：在步骤S3中，故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的计算过程为：
；
其中，abs表示绝对值计算。
4.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：所述录波装置具备广域同步能力。
5.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：单相接地故障为金属性接地故障、弧光接地故障、经小电阻接地故障或经高阻接地故障。
6.根据权利要求5所述的一种小电流接地系统利用误差分量选相的方法，其特征在于：故障点前后两端的A、B、C三相相电流的误差分量差值的绝对值之和的累加长度能够根据单相接地故障的方式进行配置。
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