CN109061400A - 一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法及其装置 - Google Patents

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袁宇波
孔祥平
杨金喜
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Yangzhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
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Abstract

本发明公开了一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法及其装置，方法包括：实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障；当发生单相接地故障时，提取所述暂态零序电流的主谐振频率；利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；利用ηi与ηset的大小判断故障区段，当区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段，ηset为故障区段主谐振频率比值的整定门槛。本发明利用暂态零序电流频率特征，实现小电流接地故障定位，降低了小电流接地故障人工拉路导致的故障停电，另外可解决现有人工拉路和人工巡线停电时间长，维护量大的缺点。

Description

一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法及其 装置
技术领域
本发明涉及一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法、装置及计算机存储介质，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
电力系统绝大部分停电是配电网原因引起的。单相接地故障占配电网故障总数的80％左右，其故障检测(选线、定位和隔离等)技术对提高供电可靠性，推动智能电网建设具有十分重要的意义。
我国配电网普遍采用不接地或经消弧线圈接地方式，其单相接地表现为小电流接地故障形式。目前，小电流接地故障检测技术已趋向于成熟，但现场仍普遍采用人工拉路和人工巡线方式，即费时费力，又造成了不必要的停电损失。
目前国内小电流接地故障普遍采用人工拉路和人工巡线的方法进行故障处理，该故障停电时间是导致故障停电的主要因素之一。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法及其装置，提高了故障检测效率，降低了故障停电时间，减少了运维工作量。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，所述方法包括：
实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障；
当发生单相接地故障时，提取所述暂态零序电流的主谐振频率；利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；
利用ηi与ηset的大小判断故障区段，当区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段，ηset为故障区段主谐振频率比值的整定门槛。
当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛。
利用prony算法提取所述暂态零序电流的主谐振频率。
上述第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi计算方法如下：
式中fi为区段i上游检测点暂态零序电流的主谐振频率；fi+1为区段i下游检测点暂态零序电流的主谐振频率。
上述故障点上下游暂态零序电流主谐振频率的特征如下：
a)对于非故障线路：非故障线路各检测点的暂态零序电流的主谐振频率基本一致；
b)对于故障线路：故障点上游暂态零序电流的主谐振频率基本一致，与非故障线路的暂态零序电流主谐振频率基本一致；
故障点下游的暂态零序电流的主谐振频率基本一致；
故障点上下游暂态零序电流的主谐振频率不一致，且一般存在故障点下游暂态零序电流的主谐振频率大于故障点上游。
单相接地故障的暂态分量是多个正弦分量的叠加，其中能量值最大的暂态分量为暂态零序电流的主谐振分量，暂态分量所对应的频率为主谐振频率。
本发明的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位装置，所述装置包括数据采集模块、数据处理模块和故障研判模块；
所述数据采集模块，用于实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障，当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛；
所述故障处理模块，用于提取所述暂态零序电流的主谐振频率；利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；
所述故障研判模块，用于利用ηi与ηset的大小判断故障区段，当区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段，ηset为故障区段主谐振频率比值的整定门槛。
利用prony算法提取所述暂态零序电流的主谐振频率。
上述第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi计算方法如下：
式中fi为区段i上游检测点暂态零序电流的主谐振频率；fi+1为区段i下游检测点暂态零序电流的主谐振频率。
当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛。
本发明利用暂态零序电流频率特征，实现小电流接地故障定位，降低了小电流接地故障人工拉路导致的故障停电。本发明从小电流接地故障特征出发，结合暂态零序电流主谐振频率特征，提出基于暂态零序电流频段特征的单相接地故障定位方法，可解决现有人工拉路和人工巡线停电时间长，维护量大的缺点。
附图说明
图1为小电流接地故障暂态特征图；
图2为基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法工作流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
小电流接地故障发生后，其故障点上下游的故障特征如图1所示。
由图1可以看出，对于非故障线路：非故障线路各检测点的暂态零序电流的主谐振频率基本一致。对于故障线路：故障点上游暂态零序电流的主谐振频率基本一致，与非故障线路的暂态零序电流主谐振频率基本一致；故障点下游的暂态零序电流的主谐振频率基本一致；故障点上下游暂态零序电流的主谐振频率不一致，且一般存在故障点下游暂态零序电流的主谐振频率大于故障点上游。
参见图2，基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，包括以下步骤：
实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障；当3U0>Uset时，确定发生了单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则未发生单相接地故障，Uset为接地故障零序电压整定门槛；
当发生单相接地故障，提取所述暂态零序电流的主谐振频率；
利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；
判断ηi与ηset的大小，选取ηset＝1.5，区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段。
单相接地故障的暂态分量是多个正弦分量的叠加，其中能量值最大的谐振分量为暂态零序电流的主谐振分量。本发明利用Prony算法提取暂态零序电流的主谐振分量的主谐振频率。
本实施例中，利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，可实现小电流接地故障定位。小电流接地故障故障区段判断的计算表达式如下所示：
式中ηi表述了第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值；fi为区段i上游检测点暂态零序电流的主谐振频率；fi+1为区段i下游检测点暂态零序电流的主谐振频率。
本发明拟解决小电流接地故障定位问题，以提高故障巡检效率，降低故障停电时间。本发明通过提取暂态零序电流暂态频率特征，利用故障点上下游的暂态零序电流的频率特征不同的特点进行故障定位。
本发明利用暂态零序电流频率特征，实现小电流接地故障定位，降低了小电流接地故障人工拉路导致的故障停电。本发明从小电流接地故障特征出发，结合暂态零序电流主谐振频率特征，提出基于暂态零序电流频段特征的单相接地故障定位方法，可解决现有人工拉路和人工巡线停电时间长，维护量大的缺点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障；
当发生单相接地故障时，提取所述暂态零序电流的主谐振频率；利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；
利用ηi与ηset的大小判断故障区段，当区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段，ηset为故障区段主谐振频率比值的整定门槛。
2.根据权利要求1所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛。
3.根据权利要求1所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，利用prony算法提取所述暂态零序电流的主谐振频率。
4.根据权利要求1所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi计算方法如下：
式中fi为区段i上游检测点暂态零序电流的主谐振频率；fi+1为区段i下游检测点暂态零序电流的主谐振频率。
5.根据权利要求1所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述故障点上下游暂态零序电流主谐振频率的特征如下：
a)对于非故障线路：非故障线路各检测点的暂态零序电流的主谐振频率基本一致；
b)对于故障线路：故障点上游暂态零序电流的主谐振频率基本一致，与非故障线路的暂态零序电流主谐振频率基本一致；
故障点下游的暂态零序电流的主谐振频率基本一致；
故障点上下游暂态零序电流的主谐振频率不一致，且一般存在故障点下游暂态零序电流的主谐振频率大于故障点上游。
6.根据权利要求1所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位方法，其特征在于，所述单相接地故障的暂态分量是多个正弦分量的叠加，其中能量值最大的暂态分量为暂态零序电流的主谐振分量，暂态分量所对应的频率为主谐振频率。
7.一种基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位装置，其特征在于，所述装置包括数据采集模块、数据处理模块和故障研判模块；
所述数据采集模块，用于实时监控零序电压3U0的大小，判断系统内是否发生单相接地故障，当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛；
所述故障处理模块，用于提取所述暂态零序电流的主谐振频率；利用故障点上下游暂态零序电流主谐振频率不同的特征，计算第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi；
所述故障研判模块，用于利用ηi与ηset的大小判断故障区段，当区段i存在ηi>ηset时，则判断为故障区段，否则判断为非故障区段，ηset为故障区段主谐振频率比值的整定门槛。
8.根据权利要求7所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位装置，其特征在于，利用prony算法提取所述暂态零序电流的主谐振频率。
9.根据权利要求7所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位装置，其特征在于，所述第i个区段相邻检测点暂态零序电流主谐振频率的比值ηi计算方法如下：
式中fi为区段i上游检测点暂态零序电流的主谐振频率；fi+1为区段i下游检测点暂态零序电流的主谐振频率。
10.根据权利要求7所述的基于暂态电流频段特征的单相接地故障定位装置，其特征在于，当3U0>Uset时，确定发生单相接地故障，采集馈线上各检测点暂态零序电流，否则确定未发生单相接地故障，其中，Uset为接地故障零序电压整定门槛。
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