CN108919056B - 一种基于群体角差的故障判相方法及装置 - Google Patents

一种基于群体角差的故障判相方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开一种基于群体角差的故障判相方法及装置，通过获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流，判断零序电压是否超过预设阈值，如果零序电压超过预设阈值，根据电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态，根据消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，有效解决了消弧线圈过补偿、欠补偿两种状态的单相接地故障判相，准确性高，可避免误判引起相间短路造成故障扩大的问题。

Description

一种基于群体角差的故障判相方法及装置
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于群体角差的故障判相方法及装置。
背景技术
单相接地故障是配电网故障中发生概率最大的一种故障类型，为了保证供电的可靠性，以及保证人身安全，我国普遍采用消弧线圈接地方式和小电阻接地方式。消弧线圈接地方式能够有效补偿系统对地电容电流，降低弧隙电压恢复速度，提高弧隙绝缘强度，防止电弧重燃造间歇性接电压，避免电弧造成的事故扩大，保证配电网的安全可靠运行。随着电力电缆的广泛应用，配网对地电容电流显著增加，消弧线圈方式不能补偿有功电流分量、谐波电流分量的问题比较凸显。
故障相转移接地目前正在较大规模的试点应用。故障相转移接采用熄隙恢复抗电强度理论，通过人工接地点对故障相对地电压进行钳位，对故障点的故障电流进行转移和分流，使该电压远小于弧隙抗电强度的恢复幅值和速度，故障点电流显著降低，熄弧效果良好。但故障相接地方式故障电流的分流效果受过渡电阻影响，金属性接地时，转移效果差。故障点电压受负荷电流影响，在线路末端故障、负荷电流较大的情况下，故障点会产生几百伏的电压，使得钳位效果受到影响。故障相转移接地并联消弧线圈则是一种良好的解决方案。由于消弧线圈系统对高阻接地的识别是各种接地方式中灵敏度最高的，并且消弧线圈补偿了接近全部的系统电容电流，因此，故障相转移效果显著提高。但常规故障相转移接地时，系统中性点不接地，此时采用相角法可以准确判相，一旦接入消弧线圈后，系统可能运行在过补偿或者欠补偿状态，使得上述算法在不同状态时选相结果不同，一旦误判，将会引起相间短路，造成故障扩大。
发明内容
本申请提供了一种基于群体角差的故障判相方法及装置，以解决现有判相方式在系统运行在过补偿或者欠补偿状态下容易误判的问题。
第一方面，本申请首先提供一种基于群体角差的故障判相方法，所述方法包括：
获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断所述零序电压是否超过预设阈值；
如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态；
根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
可选的，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态，包括：
检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；
如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态。
可选的，如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，
判断是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；
如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
可选的，如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，
检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
可选的，根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，包括：
比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；
如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；
如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
第二方面，本申请提供一种基于群体角差的故障判相装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断单元，用于判断所述零序电压是否超过预设阈值；
确定单元，用于如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态；
输出单元，用于根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
可选的，所述确定单元包括：
检测单元，用于检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
判定单元，用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态。
可选的，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
可选的，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
可选的，所述输出单元包括：
比较单元，用于比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
判相单元，用于如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
由以上技术方案可知，本申请的一种基于群体角差的故障判相方法及装置，通过获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流，判断零序电压是否超过预设阈值，如果零序电压超过预设阈值，根据电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态，根据消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，有效解决了消弧线圈过补偿、欠补偿两种状态的单相接地故障判相，准确性高，可避免误判引起相间短路造成故障扩大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为消弧线圈接地系统单相接地故障时电流分布图。
图2为本申请的一种基于群体角差的故障判相方法的流程图。
图3为本申请的一种基于群体角差的故障判相方法步骤S3的流程图。
图4为本申请的一种基于群体角差的故障判相方法步骤S4的流程图。
图5为本申请的一种基于群体角差的故障判相装置的结构框图。
具体实施方式
消弧线圈是用于小电流接地系统的一种补偿装置，当系统发生单相接地故障时，消弧线圈产生感性电流补偿接地电容电流，使通过接地点的电流低于产生间歇电弧或维持稳定的电弧所需要的电流值，起到消除接地点电弧的作用。中性点经消弧线圈接地是我国6～66kV配电网应用最多的中性点接地方式之一。消弧线圈接地系统单相接地故障时电流分布如图1所示。
当中性点经消弧线圈接地的电力网络发生单相接地故障时，流过故障点的电流中所包含的零序基波电流由无功电流和有功电流两个分量组成。无功电流的大小和方向取决于消弧线圈的补偿状态，欠补偿时与非故障线路同相，超前零序电压90°，过补偿时与非故障线路反相，滞后零序电压90°，有功电流分量则与消弧线圈补偿状态基本无关，其相位始终与零序电压的相位相同。
请参阅图2，基于上述，本申请实施例一种基于群体角差的故障判相方法，所述方法包括：
步骤S1，获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流。
其中，三相电压指的是相电压，即相对地电压，零序电压也可以称为位移电压。
步骤S2，判断所述零序电压是否超过预设阈值。
通过判断零序电压是否超过预设阈值，判断零序电压是否接地越限。其中，这个预设阈值取值范围是额定相电压的20％-40％，在本实施例中可以是额定相电压25％。
步骤S3，如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态。
如果所述零序电压没有超过预设阈值，可以继续获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流，并重复执行之前的步骤。
步骤S4，根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
具体地，请参阅图3，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态，包括：
步骤S31，检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；
步骤S32，如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
步骤S33，如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态；
步骤S34，如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；
步骤S35，如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
步骤S36，如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
步骤S37，如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
步骤S38，如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
其中，如果以上步骤S32、步骤S35、步骤S37得到的结果为否，则为异常状态，接着继续获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流，并重复执行之前的步骤。
请参阅图4，根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，包括：
步骤S41，比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
步骤S42，如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；
步骤S43，如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；
步骤S44，如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
由以上技术方案可知，本申请的一种基于群体角差的故障判相方法，通过获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流，判断零序电压是否超过预设阈值，如果零序电压超过预设阈值，根据电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态，根据消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，有效解决了消弧线圈过补偿、欠补偿两种状态的单相接地故障判相，准确性高，可避免误判引起相间短路造成故障扩大的问题。
请参阅图5，本申请提供一种基于群体角差的故障判相装置，所述装置包括：
获取单元51，用于获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断单元52，用于判断所述零序电压是否超过预设阈值；
确定单元53，用于如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态；
输出单元54，用于根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
具体地，所述确定单元包括：
检测单元，用于检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
判定单元，用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态。
具体地，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
具体地，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
具体地，所述输出单元包括：
比较单元，用于比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
判相单元，用于如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的基于群体角差的故障判相方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于基于群体角差的故障判相装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种基于群体角差的故障判相方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断所述零序电压是否超过预设阈值；
如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态；
检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；
如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态；
根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，
判断是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；
如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，
检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号，包括：
比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；
如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；
如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
5.一种基于群体角差的故障判相装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取电力系统的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断单元，用于判断所述零序电压是否超过预设阈值；
确定单元，用于如果所述零序电压超过预设阈值，根据所述电力系统全体线路零序电流与零序电压的相角关系，确定消弧线圈的补偿状态；
检测单元，用于检测是否存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
判定单元，用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态；
输出单元，用于根据所述消弧线圈的补偿状态，输出故障相信号。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角滞后零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内；如果存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测其它线路零序电流相角超前零序电压的相位是否在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果其它线路零序电流相角超前零序电压的相位在π/2～π范围内，判定消弧线圈的补偿状态为过补偿状态。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测单元，还用于如果不存在一条线路的零序电流相角超前零序电压的相位在0～π/2范围内，检测是否电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内；
所述判定单元，还用于如果电力系统全体线路的零序电流相角超前零序电流的相位都在π/2～π范围内，判定电力系统为母线接地状态。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述输出单元包括：
比较单元，用于比较所述电力系统的三相电压，得到相电压最大的相别；
判相单元，用于如果消弧线圈的补偿状态为欠补偿状态，输出所述相电压最大的相别的滞后相为故障相；如果消弧线圈的补偿状态为过补偿状态，输出所述相电压最大的相别的超前相为故障相；如果电力系统为母线接地状态，不进行判相。
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