CN111025187B

CN111025187B - 接地故障预警方法、装置设备及存储介质

Info

Publication number: CN111025187B
Application number: CN201911382587.6A
Authority: CN
Inventors: 周原; 何衍和; 马志钦; 杨贤
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111025187A

Abstract

本申请中公开了一种接地故障预警方法、装置设备及存储介质，包括：获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形；分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间所述接地系统的实时电容量；分析所述实时电容量和暂态过电压幅值的关系，当所述幅值超出安全限值时，发出预警。本申请解决了现有技术中的无法提供波形分析方法以及分析结论，也无法通过提取波形特征量来针对小接地系统的特性对其系统的过电压和过电流等暂态过程进行判断，进而导致缺少判断依据判断系统在运行中的暂态特性是否满足运行要求的技术问题。

Description

接地故障预警方法、装置设备及存储介质

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及接地故障预警方法、装置设备及存储介质。

背景技术

配电网采用中性点经小电阻接地方式在电缆规模庞大、电容电流达到一百安甚至几百安的城市负荷密集供电区域的应用优势得到了越来越多用户的认可。但是目前针对中性点经小电阻接地系统的特性分析多集中于稳态特性及保护策略，在实际应用中，随着接入系统的负荷不断上升，系统运行的规模必然导致系统参数与设计之初存在变化，已有的系统的电压监测技术均为示波器以及电压监测装置等通用设备，其能够在系统发生暂态过程时进行触发并录波，但是无法提供波形分析方法以及分析结论，也无法通过提取波形特征量来针对小接地系统的特性对其系统的过电压和过电流等暂态过程进行判断，进而导致缺少判断依据判断系统在运行中的暂态特性是否满足运行要求。

发明内容

本申请提供了一种接地故障预警方法、装置设备及存储介质，解决了现有技术中的无法提供波形分析方法以及分析结论，也无法通过提取波形特征量来针对小接地系统的特性对其系统的过电压和过电流等暂态过程进行判断，进而导致缺少判断依据判断系统在运行中的暂态特性是否满足运行要求的技术问题。

本申请第一方面提供了一种接地故障预警方法，包括：

获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形；

分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间所述接地系统的实时电容量；

分析所述实时电容量和暂态过电压幅值的关系，当所述幅值超出安全限值时，发出预警。

可选地，所述获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形之后还包括：

在预设时间段内，当所述单次闪络波形的出现次数达到预设次数阈值，或，所述单次闪络波形出现的间隔时间不断缩短时，发出故障预警。

可选地，所述零序电压具体为测量所述接地系统的中性点小电阻电压、三相互感器开口三角形电压或根据测量获得的三相电压合成。

可选地，所述获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形具体包括：

通过三相电压或所述零序电压触发单次闪络，并保存单位时间内的暂态电压波形，对所述暂态电压波形进行分析。

可选地，所述分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间所述接地系统的实时电容量具体包括：

分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程；

根据所述恢复过程获得所述接地系统的中性点电压的衰减特性；

根据所述衰减特性获取所述接地系统的阻尼率，根据所述阻尼率和阻尼率公式计算得出所述接地系统的实时电容量。

本申请第二方面提供了一种接地故障预警装置，包括：

获取模块，用于获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形；

分析模块，用于分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间所述接地系统的实时电容量；

预警模块，用于分析所述电容量和暂态过电压幅值的关系，当所述幅值超出安全限值时，发出预警。

可选地，还包括故障预警模块，用于：

在预设时间段内，当所述单次闪络波形的出现次数达到预设次数阈值或所述单次闪络波形出现的间隔时间不断缩短时，发出故障预警。

可选地，所述分析模块具体用于：

本申请第三方面提供了一种接地故障预警设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的接地故障预警方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的接地故障预警方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种接地故障预警方法，包括：

本申请提供的接地故障预警方法，通过在接地系统发生单相接地短路故障后，对故障发生期间的暂态电压波形进行识别并记录，并根据故障恢复特征计算得出系统的实时电容量，根据对实时电容量的判断来辅助判断发生故障时的系统规模进行判断，为系统的暂态过程以及其影响因素的评估提供依据。本申请解决了现有技术中的无法提供波形分析方法以及分析结论，也无法通过提取波形特征量来针对小接地系统的特性对其系统的过电压和过电流等暂态过程进行判断，进而导致缺少判断依据判断系统在运行中的暂态特性是否满足运行要求的技术问题。

附图说明

图1为本申请提供的一种接地故障预警方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本申请提供的一种接地故障预警方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本申请提供的一种接地故障预警装置的结构示意图；

图4为本申请提供的一种接地故障预警方法的测试装置的现场接线示意图；

图5为本申请提供的一种接地故障预警方法的零序电压的偏移以及恢复示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

中性点经小电阻接地系统，特别是全电缆系统主要故障为单相接地故障，多相故障也通常由单相故障发展而来，针对单相对地故障，非人为破坏引起的系统接地故障具有发生发展的过程，实践证明由其表现为间歇性的对地闪络逐步发展成为稳定的对地放电。因此，可通过系统电压检测获取间歇性的对地闪络过程对单相接地故障进行预警。

本申请提供的一种接地故障预警方法、装置设备及存储介质，解决了现有技术中的无法提供波形分析方法以及分析结论，也无法通过提取波形特征量来针对小接地系统的特性对其系统的过电压和过电流等暂态过程进行判断，进而导致缺少判断依据判断系统在运行中的暂态特性是否满足运行要求的技术问题。

为了便于理解，参见图1和图4，图1为本申请提供的一种接地故障预警方法的一个实施例的流程示意图；图4为本申请提供的一种接地故障预警方法的测试装置的现场接线示意图；

本申请实施例第一方面提供了一种接地故障预警方法，包括：

100，获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据零序电压触发并保存单次闪络波形；

200，分析单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间接地系统的实时电容量；

300，分析实时电容量和暂态过电压幅值的关系，当幅值超出安全限值时，发出预警。

需要说明的是，本申请提供的一种接地故障预警方法，通过安装电压检测仪器来测得中性点经小电阻接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，测试装置的现场接线图如图4所示，采用相电压或零序电压突变量进行触发，并保存单次闪络的暂态电压波形，也就是单位时间内的暂态电压波形，对该暂态电压波形进行分析。分析单次对地闪络零序电压的恢复过程，计算得出故障期间接地系统的实时电容量。分析该实时电容量与暂态过电压幅值的关系，当其过电压幅值超出设备运行安全限值时，发出警报提示系统存在规模过大导致参数配合不合理的现象。

为了便于理解，请参见图2，图2为本申请提供的一种接地故障预警方法的另一个实施例的流程示意图；

进一步地，获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据零序电压触发并保存单次闪络波形之后还包括：

400，在预设时间段内，当单次闪络波形的出现次数达到预设次数阈值，或，单次闪络波形出现的间隔时间不断缩短时，发出故障预警。

需要说明的是，对零序电压进行触发后，对一段时间内的暂态电压波形的触发次数进行统计，当统计的次数达到一定数量，或者是两个暂态电压波形的间隔时间不断缩短时，发出故障预警。

进一步地，零序电压具体为测量接地系统的中性点小电阻电压、三相互感器开口三角形电压或根据测量获得的三相电压合成。

需要说明的是，参见图4的中性点经小电阻接地系统在暂态过程中的现场接线图，可以通过测量中性点的小电阻电压、三相互感器的开口三角形电压，或者是将测量获得的三相电压来合成零序电压。

进一步地，获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据零序电压触发并保存单次闪络波形具体包括：

通过三相电压或零序电压触发单次闪络，并保存单位时间内的暂态电压波形，对暂态电压波形进行分析。

需要说明的是，可以通过电压检测仪器依靠相电压或零序电压突变量来进行触发单次闪络，并保存单位时间内的暂态电压波形，再对保存的暂态电压波形进行分析。

为了便于理解，请参见图5，图5为本申请提供的一种接地故障预警方法的零序电压的偏移以及恢复示意图。

进一步地，分析单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间接地系统的实时电容量具体包括：

分析单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程；

根据恢复过程获得接地系统的中性点电压的衰减特性；

根据衰减特性获取接地系统的阻尼率，根据阻尼率和阻尼率公式计算得出接地系统的实时电容量。

需要说明的是，参见图5，图示的标识为2的曲线为该接地系统发生单相接地闪络后零序电压波形，由该曲线可知当接地系统的闪络恢复后，零序电压有最大的偏移量，并逐渐降低至零，该降低过程满足指数衰减特征，且衰减时间长度不受接地过渡电阻阻值的影响，由此特征可以判断故障期间的系统参数。闪络时刻接地系统的电容量的计算原理以及方法如下：

在燃弧过程中接地系统的零序电压出现偏移，熄弧后电容能量得以释放，使得中性点的电位逐渐恢复为零，衰减方式与中性点的接地方式有关，对于谐振接地系统，中性点的电位出现持续几个周波的长时间自由震荡，与之不同，中性点经小电阻接地系统的故障其波形如图5所示，可知恢复过程中的中性点的电压呈指数衰减波，其表达式如公式(1)，

式中U₀为偏移电压，w为系统频率，d为电网阻尼率，其中阻尼率d的表达式为公式(2)：

上式中的Ic为流过电网的三相对地电容上的电流，其值与电缆长度呈正比，Ir为零序网络中的阻性电流，电阻电流包含电缆本身外套污渍引起的阻性电流以及中性点的电阻电流，其中，阻性电流和电阻电流同样与电缆长度成正比，通常取电缆容性电流的5％。由于泄露电流很小，零序回路表现出的电阻约等于中性点电阻，其中中性点电阻可以设计选取值，取值通常在几欧至几十欧。由此可见从总体来看衰减过程与电缆长度以及中性点电阻有关，电缆总长度越长衰减越慢。通过测量该衰减过程在不同时间的衰减情况，即可获取接地系统的阻尼率，中性点经小电阻接地系统中性点的电阻值为已知，带入阻尼率计算公式，便可计算获得系统的规模，也就是系统的实时电容量。

由于配电系统接线变化大，随着投运时间的增长，其系统的总电容量必然存在不断上升的趋势，而设计之初的电阻值如果保持不变，必然在一定的运行时间后出现系统的参数不匹配的情况，而系统的参数不匹配会导致出现过电压等暂态问题，因此有必要对系统的电容量进行监测。通过对接地系统的过电压水平进行监测，并将过电压水平与计算获取的电容量进行对比，即可获取接地系统的实时电容量与暂态电压之间的变化规律。再通过理论分析，随着系统规模的不断扩大，暂态电压的幅值也将上升，当暂态电压的幅值不满足设备运行的安全性要求时，表明系统的规模受到暂态电压过高的制约而达到总电容量的上限，此时可能存在有系统的规模与所选取的中性点的电阻值不匹配的问题，必要时需要对系统的参数进行调整，从而实现对系统的运行规模进行实时监测和安全性评估的目的。

为了便于理解，请参见图3，图3为本申请提供的一种接地故障预警装置的结构示意图。

本申请第二方面提供了一种接地故障预警装置，包括：

获取模块10，用于获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据零序电压触发并保存单次闪络波形；

分析模块20，用于分析单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间接地系统的实时电容量；

预警模块30，用于分析电容量和暂态过电压幅值的关系，当幅值超出安全限值时，发出预警。

进一步地，还包括故障预警模块30，用于：

在预设时间段内，当单次闪络波形的出现次数达到预设次数阈值或单次闪络波形出现的间隔时间不断缩短时，发出故障预警。

进一步地，分析模块20具体用于：

根据恢复过程获得接地系统的中性点电压的衰减特性；

本申请第三方面提供了一种接地故障预警设备，设备包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行前述实施例的接地故障预警方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述实施例的接地故障预警方法。

本申请的说明书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种接地故障预警方法，其特征在于，包括：

分析所述实时电容量和暂态过电压幅值的关系，当所述幅值超出安全限值时，发出预警；

所述分析所述单次闪络时的暂态电压波形对应的零序电压的恢复过程，并计算出故障期间所述接地系统的实时电容量具体包括：

2.根据权利要求1所述的接地故障预警方法，其特征在于，所述获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形之后还包括：

3.根据权利要求1所述的接地故障预警方法，其特征在于，所述零序电压具体为测量所述接地系统的中性点小电阻电压、三相互感器开口三角形电压或根据测量获得的三相电压合成。

4.根据权利要求1所述的接地故障预警方法，其特征在于，所述获取接地系统在单相接地闪络过程中的零序电压，根据所述零序电压触发并保存单次闪络波形具体包括：

5.一种接地故障预警装置，其特征在于，包括：

预警模块，用于分析所述电容量和暂态过电压幅值的关系，当所述幅值超出安全限值时，发出预警；

所述分析模块具体用于：

6.根据权利要求5所述的接地故障预警装置，其特征在于，还包括故障预警模块，用于：

7.一种接地故障预警设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的接地故障预警方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的接地故障预警方法。