CN109507525A - 一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法 - Google Patents

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曾晖杰
桂小智
万勇
王冠南
张妍
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Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种基于修正暂态无功功率法的接地故障选线方法，所述方法利用谐振接地系统发生单相接地故障时，电压互感器PT和电流互感器CT极性反接对故障工频无功功率影响的特征修正暂态功率判定接地故障。所述方法包括，（1）对各条出线的零序电压和零序电流滤波，分别提取其工频分量和特征频段内的暂态分量；（2）计算暂态无功功率；（3）计算工频无功功率；（4）利用工频无功功率符号函数修正暂态无功功率；（5）通过修正后的暂态无功功率判定故障线路。本发明提出的基于修正暂态无功功率法的小电流接地故障选线方法可以忽略电压互感器（PT）和电流互感器（CT）极性反接的影响，扩大了选线适用范围，提高了暂态选线技术的可靠性和适用性。

Description

一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法，属配电网故障检测技术领域。
背景技术
小电流接地系统广泛采用消弧线圈接地方式，在谐振接地系统中，消弧线圈一般处于过补偿状态，由于过补偿的作用，使得系统工频量失去了基本的故障特征。然而，暂态量具有丰富的故障特征，且不受消弧线圈的影响，因此暂态法技术成为小电流接地检测和选线技术的重要研究方向。
目前，暂态法选线技术有幅值与极性比较法、小波法、暂态能量法、暂态无功功率方向法(以下简称暂态功率)，其中暂态功率选线是暂态选线的一种典型选线方法。然而，传统配电线路很少用到方向保护，现场PT和CT的安装很少考虑互感器之间的对应极性关系，很容易由于一次侧、二次侧接线不对应造成极性反接，PT和CT极性反接会造成暂态功率选线误选。暂态功率方向法的最大误选概率随出线数的增多而增大，不能忽略其影响。由于选线装置的误选有可能造成系统带故障运行时间加长，引起系统设备损坏，甚至可能引起更加严重的接地故障。
发明内容
本发明的目的是，为克服现场PT和CT极性反接导致暂态功率选线误选的缺陷，公开一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法。
本发明实现的技术方案如下，一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法，所述方法利用谐振接地系统发生单相接地故障时，电压互感器PT和电流互感器CT极性反接对故障工频无功功率影响的特征修正暂态功率判定接地故障；
所述方法包括以下步骤：
(1)用数字滤波器对各条出线的零序电压和零序电流滤波，分别提取其工频分量和特征频段内的暂态分量；
(2)由公式计算暂态无功功率Qk，其中，i0k为第k条线路的零序电流；u0为零序电压；τ为零序电压的暂态过程持续时间；
(3)由公式Qks＝UI sinθ计算工频无功功率Qks；
(4)利用工频无功功率符号函数修正暂态无功功率QkF，即QkF＝sign(Qks)Qk；
(5)通过修正后的暂态无功功率QkF判定故障线路：修正后的暂态无功功率QkF为负值的线路判定为故障线路；修正后的暂态无功功率QkF为正值的线路判定为健全线路；当所有出线修正后的暂态无功功率QkF均为正值时判定为母线接地故障。
本发明的有益效果在于，本发明提出的基于修正暂态无功功率法的小电流接地故障选线方法可以忽略电压互感器(PT)和电流互感器(CT)极性反接的影响，扩大了选线适用范围，提高了暂态选线技术的可靠性和适用性。
附图说明
图1为本发明方法框图；
图2为本发明实施案例系统图；
图3为本发明实施案例波形图；
图4为本发明实施流程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种基于修正暂态无功功率法的接地故障检测方法，包括以下步骤：
(1)用数字滤波器对各条出线的零序电压和零序电流滤波，分别提取其工频分量和特征频段内的暂态分量；
(2)由公式计算暂态无功功率Qk，其中，i0k为；u0为；τ为；
(3)由公式Qks＝UI sinθ计算工频无功功率Qks；
(4)利用工频无功功率符号函数修正暂态无功功率QkF，即QkF＝sign(Qks)Qk；
(5)通过修正后的暂态无功功率QkF判定故障线路：修正后的暂态无功功率QkF为负值的线路判定为故障线路；修正后的暂态无功功率QkF为正值的线路判定为健全线路；当所有出线修正后的暂态无功功率QkF均为正值时判定为母线接地故障。
图2为某供电企业10kV架空电缆混合线路系统的单相接地故障，根据零序电流幅值比较法选出4条零序电流幅值较大的出线，分别记为F1、F2、F3、F4，其中，F4为故障线路，F1和F3的零序CT极性反接。
图3为本发明在图1所示的实施案例条件下系统发生单相接地故障时，采集到的各出线零序电压电流波形。该波形可以为本实施例故障选线提供零序电压电流波形信息，为选线计算提供数据。
图4为本实施例在图2所示的仿真案例条件下进行故障选线的实施流程：基于修正暂态无功功率法的小电流接地故障选线新方法，包括以下步骤：
(1)用数字滤波器对各条出线的零序电压和零序电流滤波，分别提取其工频分量和特征频段内的暂态分量。
(2)由公式计算暂态无功功率Qk。
(3)由公式Qks＝UI sinθ计算工频无功功率Qks。
(4)利用工频无功功率符号函数修正暂态无功功率QkF，即QkF＝sign(Qks)Qk。
(5)通过修正后的暂态无功功率QkF判定故障线路，修正后的暂态无功功率QkF为负值的线路判定为故障线路，修正后的暂态无功功率QkF为正值的线路判定为健全线路，当所有出线修正后的暂态无功功率QkF均为正值时判定为母线接地故障。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于修正暂态无功功率法的接地故障选线方法，其特征在于，所述方法利用谐振接地系统发生单相接地故障时，电压互感器PT和电流互感器CT极性反接对故障工频无功功率影响的特征修正暂态功率判定接地故障；
所述方法包括以下步骤：
(1)用数字滤波器对各条出线的零序电压和零序电流滤波，分别提取其工频分量和特征频段内的暂态分量；
(2)由公式计算暂态无功功率Qk，其中，i0k为第k条线路的零序电流；u0为零序电压；τ为零序电压的暂态过程持续时间；
(3)由公式Qks＝UIsinθ计算工频无功功率Qks；
(4)利用工频无功功率符号函数修正暂态无功功率QkF，即QkF＝sign(Qks)Qk；
(5)通过修正后的暂态无功功率QkF判定故障线路：修正后的暂态无功功率QkF为负值的线路判定为故障线路；修正后的暂态无功功率QkF为正值的线路判定为健全线路；当所有出线修正后的暂态无功功率QkF均为正值时判定为母线接地故障。
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