CN109444640B - 一种配电网单相高阻接地故障检测方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种配电网单相高阻接地故障检测方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网单相高阻接地故障的检测方法，本方法采用故障时刻的故障相电压和故障后的零序电流进行判别，正常运行时实时采集并计算三相电压、零序电压、零序电流，零序电压突变、电压相位突变及零序电压大小均满足条件时则判定系统发生了单相接地故障，并根据零序电压突变和电压相位突变记录故障发生初始时刻。比较故障相电压与高阻接地电压门槛的大小关系，判定是否发生了高阻接地，此时比较故障相电压和零序电流的相位关系，当二者的相位之差在门槛范围内时则判定本线路发生了单相高阻接地故障，本发明可以有效提高中性点不接地系统单相高阻接地故障检测准确性和可靠性。

Description

一种配电网单相高阻接地故障检测方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于继电保护技术领域，尤其涉及配电网单相高阻接地故障检测方法。
背景技术
目前的配电网系统大多以中性点不接地或经消弧线圈接地为主，尽管单相接地故障不构成零序电流回路，故障稳态电流较小，但是随着故障相电压的升高，可能引起绝缘破坏，从而影响用电设备的安全运行，甚至逐渐发展为相间短路导致事故的扩大，因此要求能够准确识别故障线路，完成可靠的接地选线。
对于非高阻接地故障，暂态量和稳态量信号比较清晰，基于暂态量及现有的稳态量算法可以进行有效的故障选线。然而对于高阻接地故障，高阻接地的故障启动时刻难以捕捉，基于暂态量的选线方法难以定位数据窗起始时刻，且暂态信号较弱，数据计算的准确性难以保证；而传统的稳态零序电压电流方向原理在过渡电阻的影响下，容易出现较大的相位偏差，对选线结果会造成较大的影响。因此需要一种应用于不接地系统的配电网单相高阻接地故障检测方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种配电网单相高阻接地故障检测方法，对故障启动时刻的依赖性弱，能够完成中性点不接地系统单相高阻接地的故障检测。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
第一方面，提供了一种配电网单相高阻接地故障检测方法，所述方法包括如下步骤：
实时采集并计算待测线路的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断零序电压突变量是否大于零序电压突变量门槛值以及相电压相位最大突变量是否大于相电压相位突变量门槛值，当两个条件均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻；
判断零序电压是否大于零序电压门槛值，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障；
在故障发生一个周波后，比较三相电压的大小判定故障相别，并计算此时的故障相电压及零序电流，并算出故障发生时刻故障相电压的幅值和相位；
比较故障相电压与高阻接地电压门槛值的大小，如果故障相电压大于高阻接地电压门槛值则判定电网系统发生高阻接地故障；
比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否发生了单相高阻接地故障。
结合第一方面，进一步的，使用故障前数据计算故障发生时刻故障相电压的幅值和相位。
结合第一方面，进一步的，在故障发生一个周波后使用故障后的稳态数据计算此时的故障电压以及零序电流的幅值和相位。
结合第一方面，进一步的，所述比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否发生了单相高阻接地故障具体为：
根据公式(2)判断是否发生单相高阻接地故障，
|(Arg(UΦf|0|)-Arg(I0))|＜θset (2)
其中，UΦf|0|为故障发生时刻的故障相电压，I0分别为故障发生一个周波后的零序电流，θset为故障相电压和零序电流相位差的门槛值，若公式(2)成立，则判定本线路发生了单相高阻接地故障。
第二方面，一种配电网单相高阻接地故障检测系统，包括：
采集模块：用于实时采集并计算待测电网的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断模块：用于判断零序电压突变量是否大于零序电压突变量门槛值以及相电压相位最大突变量是否大于相电压相位突变量门槛值，当两个条件均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻；
判断零序电压是否大于零序电压门槛值，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障；
在故障发生一个周波后，比较三相电压的大小判定故障相别，并计算此时的故障相电压及零序电流，并算出故障发生时刻故障相电压的幅值和相位；
比较故障相电压与高阻接地电压门槛值的大小，如果故障相电压大于高阻接地电压门槛值则判定电网系统发生高阻接地故障；
比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否发生了单相高阻接地故障。
第三方面，一种配电网单相高阻接地故障检测系统，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面任一项所述方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
本发明的有益效果是：本发明的配电网单相高阻接地故障的检测方法可以完成中性点不接地系统单相高阻接地的故障检测，且随着接地点过渡电阻的增大，故障线路与非故障线路判定算法的灵敏度越高，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明配电网单相高阻接地故障检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定
本发明的配电网单相高阻接地故障检测方法，采用故障时刻的故障相电压和故障后的零序电流进行判别，其工作流程如图1所示，包含以下步骤：
步骤一：实时采集并计算待测线路的三相电压、零序电压以及零序电流；
步骤二：根据采集到的数据可以得到零序电压突变量ΔU0，判断ΔU0是否大于零序电压突变量门槛值ΔU0set以及相电压相位最大突变量是否大于门槛值Δθset，均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻。
步骤三：判断零序电压是否大于零序电压门槛值U0set，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障。
步骤四:故障发生一个周波后(20ms)，比较三相电压的大小判定故障相别(最大电压相的滞后相为故障相)，计算此时的故障相电压UΦf及零序电流I0，并计算故障发生时刻故障相电压UΦf|0|的幅值和相位。
步骤五:比较故障相电压UΦf与高阻接地电压门槛值UΦset的大小关系，如果UΦf＞UΦset，则认为系统发生了高阻接地，其中高阻接地电压门槛值UΦset取30V。
步骤六:对于不接地系统单相高阻接地故障，UΦf|0|与I0有如下关系：
Figure BDA0001890597520000031
其中UΦf|0|的相位在一个周波(20ms)后保持不变，故可采用UΦf|0|与一个周波(20ms)后I0进行相位比较，当UΦf|0|与I0的相位差在一定范围内时，即当公式(2)成立时，可判定本线路发生了单相高阻接地故障，判定公式如下：
|(Arg(UΦf|0|)-Arg(I0))|＜θset (2)
其中相位差角度门槛值θset取30°。
所述的故障时故障相电压与故障后零序电流的相位关系，在一定的过渡电阻大小范围内，随着过渡电阻的增大，两者相位差越接近灵敏角。
综上所述，本发明的配电网单相高阻接地故障的检测方法可以完成中性点不接地系统单相高阻接地的故障检测，具有良好的应用前景。
本发明实施例提供的一种配电网单相高阻接地故障检测系统，包括：
采集模块：用于实时采集并计算待测电网的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断模块：用于判断零序电压突变量是否大于零序电压突变量门槛值以及相电压相位最大突变量是否大于相电压相位突变量门槛值，当两个条件均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻；
判断零序电压是否大于零序电压门槛值，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障；
在故障发生一个周波后，比较三相电压的大小判定故障相别，并计算此时的故障相电压及零序电流，并算出故障发生时刻故障相电压的幅值和相位；
比较故障相电压与高阻接地电压门槛值(文中各门槛值根据理论计算、动模仿真实验及实际运行经验确定)的大小，如果故障相电压大于高阻接地电压门槛值则判定电网系统发生高阻接地故障；
比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否发生了单相高阻接地故障。
本发明实施例提供的一种配电网单相高阻接地故障检测系统，还可以是包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行配电网单相高阻接地故障检测方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现配电网单相高阻接地故障检测方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种配电网单相高阻接地故障检测方法，其特征在于，包括：
实时采集并计算待测线路的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断零序电压突变量是否大于零序电压突变量门槛值以及相电压相位最大突变量是否大于相电压相位突变量门槛值，当两个条件均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻；
判断零序电压是否大于零序电压门槛值，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障；
在故障发生一个周波后，比较三相电压的大小判定故障相别，并计算此时的故障相电压及零序电流，并算出故障发生时刻故障相电压的幅值和相位；
比较故障相电压与高阻接地电压门槛值的大小，如果故障相电压大于高阻接地电压门槛值则判定电网系统发生高阻接地故障；
比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否本线路发生了单相高阻接地故障。
2.根据权利要求1所述的配电网单相高阻接地故障检测方法，其特征在于：使用故障前数据计算故障发生时刻故障相电压的幅值和相位。
3.根据权利要求1所述的配电网单相高阻接地故障检测方法，其特征在于：在故障发生一个周波后使用故障后的稳态数据计算此时的故障相电压以及零序电流的幅值和相位。
4.根据权利要求1所述的配电网单相高阻接地故障检测方法，其特征在于：比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否发生了单相高阻接地故障具体为：
根据公式（2）判断本线路是否发生单相高阻接地故障，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（2）
其中，
Figure 464733DEST_PATH_IMAGE002
为故障发生时刻的故障相电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为故障发生一个周波后的零序电流，
Figure 240928DEST_PATH_IMAGE004
为故障相电压和零序电流相位差的门槛值，若公式（2）成立，则判定本线路发生了单相高阻接地故障。
5.一种配电网单相高阻接地故障检测系统，其特征在于，包括：
采集模块：用于实时采集并计算待测电网的三相电压、零序电压以及零序电流；
判断模块：用于判断零序电压突变量是否大于零序电压突变量门槛值以及相电压相位最大突变量是否大于相电压相位突变量门槛值，当两个条件均满足时记录零序电压突变时刻为故障发生初始时刻；
判断零序电压是否大于零序电压门槛值，若大于则判定电网系统发生了单相接地故障；
在故障发生一个周波后，比较三相电压的大小判定故障相别，并计算此时的故障相电压及零序电流，并算出故障发生时刻故障相电压的幅值和相位；
比较故障相电压与高阻接地电压门槛值的大小，如果故障相电压大于高阻接地电压门槛值则判定电网系统发生高阻接地故障；
比较故障发生时刻故障相电压以及故障后零序电流两者的相位关系继而判定是否本线路发生了单相高阻接地故障。
6.一种配电网单相高阻接地故障检测系统，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
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