CN109061384B - 一种配电网单相接地故障相辨识方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网单相接地故障相辨识方法及系统，本发明在发生接地故障时，在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。本发明能够有效解决不平衡电压对接地故障相辨识的影响，在实际中易于实现，故障相辨识正确率高。

Description

一种配电网单相接地故障相辨识方法及系统

技术领域

本发明涉及配电网故障相辨识，具体涉及一种配电网单相接地故障相辨识方法及系统。

背景技术

随着主动干预型消弧装置在配电网中逐渐开展试用，准确辨识故障相显得愈发重要，只有准确辨识故障相装置才能正确地动作，进而实现故障消弧，否则可能扩大事故范围。

目前实现配电网单相接地故障相辨识方案如下:赵军等人提出的《基于对地参数跟踪测量的不接地系统单相接地故障选相研究》(电力系统保护与控制,2015,21:81-85)认为接地故障前后仅有故障相对地参数发生明显变化，因此跟踪测量故障前后对地参数可实现故障相辨识，但该方法依赖于对地参数的准确测量。刘宝稳等人提出的《零序电压产生机理及过渡电阻测量和选相方法》(电网技术,2015,05:1444-1449)提出利用各相电压与故障电流的相位关系进行选相，该方法需要对故障电流的测量，而目前还不能够在实际应用中对故障电流进行直接测量。李如琦等人提出的《小电流系统单相不完全接地故障分析》(广西大学学报(自然科学版),2007,04:367-370)认为，在欠补偿系统中电压幅值最大相的超前相为故障相，在过补偿系统中电压幅值最大相的滞后相为故障相，该方法适用于三相对称系统，当系统存在不平衡电压时该辨识方法在高阻接地故障中将失效。徐波等人提出的《电网不对称条件下小电流接地系统接地相辨识》(电工技术学报,2011,12:175-182)通过计算不同相别故障时零序电压轨迹的圆心与各相电源电压构建新的矢量，新构建的矢量满足李如琦等人提出的《小电流系统单相不完全接地故障分析》提出的故障相辨识方法，但在实际应用中一方面需要对零序电压轨迹进行实时计算，另一方面由于不能提前获取实际轨迹对应的圆心位置因此该方法不能用于故障前故障相辨识，仅适用于故障后故障相的验证。刘宝等人提出的《不对称电网不完全接地故障零序电压轨迹及应用》(中国电机工程学报,2014,28:4959-4967)通过对不平衡电压进行划分不同的区间，在不同区间内通过分析零序电压变化的特征进行故障相辨识，但是该方法仅适用于故障零序电压小于不平衡电压的情况，且该方法在实际应用中非常复杂。因此，如何简单、高效、准确地实现配电网单相接地故障相辨识，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种配电网单相接地故障相辨识方法。本发明通过对比故障前后系统三相电压幅值和相位的相对变化关系，可实现单相接地故障相的准确辨识，能够有效解决不平衡电压对接地故障相辨识的影响，仅需采集系统三相电压，在实际中易于实现，故障相辨识正确率高，能够为主动干预型消弧装置的正确动作提供保障，具有很好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种配电网单相接地故障相辨识方法，实施步骤包括：

1)实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；

2)判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，且跳转执行步骤3)；否则，跳转执行步骤1)；

3)对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。

本发明还提供一种配电网单相接地故障相辨识系统，包括计算机设备，所述计算机设备被编程以执行本发明配电网单相接地故障相辨识方法的步骤。

本发明还提供一种配电网单相接地故障相辨识系统，包括：

电压采集程序单元，用于实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；

故障判断程序单元，用于判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，并调用接地故障相辨识程序单元；

接地故障相辨识程序单元，用于对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。

和现有技术相比，本发明具有下述有益效果：配网中参数不平衡是普遍存在的，参数不平衡造成系统正常运行时出现不平衡电压，不平衡电压的存在会影响故障时系统电压。本发明通过对比故障前后系统三相电压幅值和相位的相对变化关系，可实现单相接地故障相的准确辨识，能够有效解决不平衡电压对接地故障相辨识的影响，仅需采集系统三相电压，在实际中易于实现，故障相辨识正确率高，能够为主动干预型消弧装置的正确动作提供保障，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

具体实施方式

下文为针对某配电网通过对系统零序电压轨迹进行分析，可以得到中性点不同接地状态下各相发生单相接地故障后三相对地电压幅值、相位相对于故障前各相电压幅值、相位变化规律，如表1所示。

表1：中性点不同接地状态下故障前后电压变化规律。

从表1可以发现，在欠补偿接地状态下，若某一相接地，三相电压变化特征为：故障相的电压幅值小于故障前该相电压幅值且该相电压相位超前故障前该相电压相位；故障相的超前相电压幅值大于故障前电压幅值；故障相的滞后相相位滞后于故障前电压相位。在过补偿接地状态下，若某一相接地，三相电压变化特征为：故障相的电压幅值小于故障前该相电压幅值且该相电压相位滞后故障前该相电压相位；故障相的滞后相电压幅值大于故障前电压幅值；故障相的超前相相位超前于故障前电压相位。在全补偿接地状态下，若某一相接地，三相电压变化最明显特征为：故障相的电压幅值小于故障前该相电压幅值，非故障相电压幅值大于故障前相应相电压幅值。由此可得中性点不同接地状态下故障相辨识判据：判据一：欠补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相。判据二：过补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相。判据三：全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。因此，验证了本实施例配电网单相接地故障相辨识方法的正确性。

基于上述中性点不同接地状态下故障前后电压变化规律总结，如图1所示，本实施例配电网单相接地故障相辨识方法的实施步骤包括：

1)实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；本实施例中，并在控制器中保存相邻两个周波的电压幅值和相位；

2)判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，且跳转执行步骤3)；否则，跳转执行步骤1)；

3)对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。通过步骤3)对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比后，即可确定故障相，在将故障相的接地故障消除后继续从步骤1)开始重新执行。

本实施例还提供一种配电网单相接地故障相辨识系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程以执行本实施例前述配电网单相接地故障相辨识方法的步骤。

本实施例还提供一种配电网单相接地故障相辨识系统，包括：

电压采集程序单元，用于实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；

故障判断程序单元，用于判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，并调用接地故障相辨识程序单元；

接地故障相辨识程序单元，用于对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。

以上所述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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种配电网单相接地故障相辨识方法，其特征在于实施步骤包括：

1)实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；

2)判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，且跳转执行步骤3)；否则，跳转执行步骤1)；

3)对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。

2.一种配电网单相接地故障相辨识系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程以执行权利要求1所述配电网单相接地故障相辨识方法的步骤。

3.一种配电网单相接地故障相辨识系统，其特征在于包括：

电压采集程序单元，用于实时检测配电网的中性点位移电压以及三相电压并获取电压幅值和相位；

故障判断程序单元，用于判断中性点位移电压的幅值变化量是否超过预设阈值，如果超过预设阈值，则判定发生接地故障，并调用接地故障相辨识程序单元；

接地故障相辨识程序单元，用于对故障时刻的三相电压与前一周波的三相电压进行对比：在中性点不接地或消弧线圈欠补偿接地状态下，若某一相电压在故障后的电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位超前于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈过补偿接地状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且故障后该相电压相位滞后于故障前电压相位，则判定该相为故障相；在消弧线圈全补偿状态下，若某一相电压在故障后电压幅值小于故障前电压的幅值、且非故障相电压幅值大于相应相故障前的电压幅值，则判定该相为故障相。

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