CN111751664A - 基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法及系统 - Google Patents

基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法及系统 Download PDF

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CN111751664A CN202010604629.2A CN202010604629A CN111751664A CN 111751664 A CN111751664 A CN 111751664A CN 202010604629 A CN202010604629 A CN 202010604629A CN 111751664 A CN111751664 A CN 111751664A
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Abstract

本发明提供一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，包括获取保护装置的录波图，其上有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流和电压波形；若三相电流及电压波形存在突变，且零序电流及电压波形突变，则认定接地故障存在；根据有且仅有一相存在明显突变波形，判定故障为单相接地故障；确定故障相及其对应突变的时间区域，并在该时间区域内以故障相电压的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻点上故障相电压波形与电流波形间相位，以及对比零序电流与电压波形间相位，判定保护装置范围内正反方向接地故障。实施本发明，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

Description

基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法及系统
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法及系统。
背景技术
电力系统的故障过程越短，设备的损坏程度越小，电网失稳几率越低。目前，多数故障都可以在100ms以内，甚至在几十毫秒内切除故障。根据《电力生产事故调查规程》，要求在一定时间内明确故障设备能否恢复送电，否则超时送电就作为电网事故处理。为此需要尽快了解故障前及故障时的全过程，判断事故性质。其中，最有效、最直接的途径是快速读懂故障录波图来了这个过程。了解故障过程中电流、电压幅值和相位，故障性质、故障的持续时间，以及保护、断路器的动作时间等信息。
为了进一步了解电网故障在理论上是否与实际一致，还需要对各分量(正序、负序、零序)变化做详细分析，以绘制电气设备故障分量向量图。根据电工原理相关知识可知，在对称系统中一组不对称的三个电气量可分解为正序、负序和零序三组电气分量。假设
Figure BDA0002560530860000011
代表不对称的三个电气量(具体可指电流或电压)，用
Figure BDA0002560530860000012
代表正序、负序和零序三个电气分量。以A相为基准相时，有关系式如下：
Figure BDA0002560530860000013
Figure BDA0002560530860000021
式中：α是单位相量算子，α＝ej120°。
如图1所示，以A相接地故障为例，实现电气设备故障分量向量图的绘制。此时，F点为发生在A相接地故障时的故障点，故障点F的故障相(A相)的正序电流分量、负序电流分量和零序电流分量的幅值相等、相位相同，且故障点F的故障相(A相)的正序电压分量、负序电压分量和零序电压分量的向量和为零，具体关系式如下：
故障相电流：
Figure BDA0002560530860000022
故障相电压：
Figure BDA0002560530860000023
根据上述信息及式1-1和1-2，绘制A相接地故障时故障点F的各序电流分量和各序电压分量的相量关系图，如图2所示。
此时，若高压侧母线(如图1中所示的N)两侧的保护安装位(如图1中所示的2及3)都安装有保护装置，且在A相接地故障时邻接故障点(如图1中所示的故障点F)的保护装置启动保护动作后，工作人员可以现场或远程确定邻接故障点保护装置的保护安装位，但需要按故障点两侧的电流分配系数所计算的电流，以及从故障点至该邻接故障点保护装置对应保护安装位所计算的正序、负序、零序压降，才能判断出该故障点发生在高压侧母线N的电流正方向或反方向上，即区别出故障点与该邻接故障点保护装置的位置关系，判断出该邻接故障点保护装置保护内发生了正方向或反方向的接地故障。
然而，上述判断方法涉及电流和电压的大小及方向的读取、计算等，过程复杂且容易出错，不直观，费时费力。
为了克服现有技术所存在的缺点及不足，发明人提出了一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断电网保护内正反方向接地故障问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
步骤S3、待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
步骤S4、确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
其中，所述步骤S4具体包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为A相时，获取A相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述A相母线电压波形存在突变的时间区域内，以A相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上A相母线电压波形分别与A相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若A相母线电压波形的相位超前于A相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若A相母线电压波形的相位滞后于A相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
其中，所述步骤S4进一步包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为B相时，获取B相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述B相母线电压波形存在突变的时间区域内，以B相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上B相母线电压波形分别与B相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若B相母线电压波形的相位超前于B相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若B相母线电压波形的相位滞后于B相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
其中，所述步骤S4还进一步包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为C相时，获取C相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述C相母线电压波形存在突变的时间区域内，以C相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上C相母线电压波形分别与C相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若C相母线电压波形的相位超前于C相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若C相母线电压波形的相位滞后于C相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
其中，所述输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大。
其中，所述母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
本发明实施例还提供了一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障系统，包括：
保护装置录波图获取单元，用于获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
接地故障检测单元，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
接地故障类型判别单元，用于待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
正反方向接地故障判定单元，用于确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
其中，所述输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大。
其中，所述母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过识别保护装置的录波图中输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中是否均存在突变的波形来检测接地故障是否存在，接地故障存在时，通过识别突变波形的相线来确定故障相后，根据突变的时间区域内同一参考时刻故障相母线电压波形与电流波形间相位对比，以及同一参考时刻零序电流波形与电压波形间相位对比，直观的确定单相接地故障为保护装置范围内的正方向接地故障或反方向接地故障，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断电网保护内正反方向接地故障问题。
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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为现有技术中电网一次系统发生单相接地故障的示意图；其中，F为故障点；
图2为基于图1中A相接地故障时绘制的故障点F的各序电流分量和各序电压分量的相量关系图；
图3为本发明实施例提供的A相接地故障时保护装置内发生正方向接地故障的单相电流电压相量图；
图4为本发明实施例提供的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法的应用场景中110kV输电线路存在A相接地故障时某一保护装置的录波图；
图6为本发明实施例提供的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
发明人发现，如图3所示，在一次系统故障点发生A相接地故障时，对于在正方向安装的保护装置，即保护装置内发生正方向接地故障，其电流电压相量存在如下关系：
(1)非故障相电压
Figure BDA0002560530860000071
基本不变或变化不大，非故障相(B、C相)没有故障分量电流(中性点接地的弱电源侧除外)；(2)故障相电压
Figure BDA0002560530860000072
明显降低，故障相出现明显增大的故障分量电流
Figure BDA0002560530860000073
且故障相电压
Figure BDA0002560530860000074
超前故障相电流
Figure BDA0002560530860000075
的角度为短路阻抗角
Figure BDA0002560530860000076
(3)故障分量中出现了明显的零序电压
Figure BDA0002560530860000077
零序电流
Figure BDA0002560530860000078
且零序电流超前零序电压角度为
Figure BDA0002560530860000079
其中
Figure BDA00025605308600000710
为短路阻抗角；(4)故障相短路电流
Figure BDA00025605308600000711
与零序电流
Figure BDA00025605308600000712
相位相同(相角差为0°)，故障相电压
Figure BDA00025605308600000713
与零序电压
Figure BDA00025605308600000714
相位相反(相角差为180°)。
然而，对于在反方向安装的保护装置，即保护装置内发生反方向接地故障，其电流电压相量存在如下关系：
(1)非故障相电压
Figure BDA00025605308600000715
基本不变或变化不大，非故障相(B、C相)没有故障分量电流(中性点接地的弱电源侧除外)；(2)故障相电压
Figure BDA00025605308600000716
明显降低，故障相出现明显增大的故障分量电流
Figure BDA0002560530860000081
且故障相电流
Figure BDA0002560530860000082
超前故障相电压
Figure BDA0002560530860000083
的角度为
Figure BDA0002560530860000084
其中
Figure BDA0002560530860000085
为短路阻抗角；(3)故障分量中出现了明显的零序电压
Figure BDA0002560530860000086
零序电流
Figure BDA0002560530860000087
且零序电压超前零序电流角度为短路阻抗角
Figure BDA0002560530860000088
(4)故障相短路电流
Figure BDA0002560530860000089
与零序电流
Figure BDA00025605308600000810
相位相同(相角差为0°)，故障相电压
Figure BDA00025605308600000811
与零序电压
Figure BDA00025605308600000812
相位相反(相角差为180°)。
由此可见，通过获取保护装置的录波图之后，可从录波图中获取故障前后电流、电压的变化趋势及电流与电压间的相对相位关系，并与上述结论进行对照，即可初步判断接地故障为保护装置内发生正方向接地故障，还是为保护装置内发生反方向接地故障，即可以区别出故障点与该保护装置的位置关系。
因此，如图4所示，为本发明实施例中，发明人提出的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
步骤S3、待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
步骤S4、确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
具体过程为，在步骤S1中，通过录波器采集输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图并导入计算机设备中，使得计算机设备能随时调取各保护装置的录波图；其中，每一保护装置的录波图均包括但不局限有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形等。
在步骤S2中，在所获取的保护装置的录波图上，根据输电线路三相电流波形、母线三相电压波形的幅值变化来判定单相波形是否存在突变；如，某一相电流波形幅值在某一段时间内突然增大，即电流曲线上波峰或波谷的位置超出原有曲线的波峰或波谷，则认定该相电流波形存在突变；又如，某一相电压波形幅值在某一段时间内突然减少，即电压曲线上波峰或波谷的位置落后原有曲线的波峰或波谷，则认定该相电压波形存在突变；
若输电线路三相电流波形及母线三相电压波形中均存在突变的波形，且零序电流波形和零序电压波形中也存在突变的波形，则认定接地故障存在。其中，输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大；母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
在步骤S3中，待认定接地故障存在后，计算机设备对所获取的保护装置的录波图上的各类突变波形进行识别，并可根据所识别的各类突变波形的相线数量，直观的判断出接地故障为单相接地故障。可以理解的是，通过人工也可以肉眼直接对所获取的保护装置的录波图进行识别，直观的判断出接地故障为单相接地故障，整个过程也无需数学计算，简单直观，且省时省力。
例如，若输电线路三相电流波形和母线三相电压波形中突变波形的相线为A相，则判定接地故障为A相接地故障；又如，若输电线路三相电流波形和母线三相电压波形中突变波形的相线为B相，则判定接地故障为B相接地故障；又如，若输电线路三相电流波形和母线三相电压波形中突变波形的相线为C相，则判定接地故障为C相接地故障。
在步骤S4中，根据步骤S3，可以确定单相接地故障中的故障相及其对应突变的时间区域，并结合故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，通过对比故障相母线电压波形与电流波形之间的相位，以及对比零序电流波形与电压波形之间的相位，用以判定单相接地故障为正方向或反方向接地故障，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力。可以理解的是，通过人工也可以肉眼直接对所获取的保护装置的录波图进行识别，直观的判断出单相接地故障为正方向或反方向接地故障，整个过程也无需数学计算，简单直观，且省时省力。
应当说明的是，过零点是指电流波形或电压波形出现波形幅值为0的坐标点，即保护装置的录波图上，电流波形或电压波形在每半个周期(如10ms)波长内被读取的垂直交点。
由于单相接地故障类型有三种，包括A相接地故障、B相接地故障和C相接地故障，因此通过以下三种方式进行说明，具体如下：
(1)当确定单相接地故障中的故障相为A相时，获取A相母线电压波形存在突变的时间区域；
在A相母线电压波形存在突变的时间区域内，以A相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上A相母线电压波形分别与A相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若A相母线电压波形的相位(如0°)超前于A相输电线路电流波形的相位(如-90°)，且零序电流波形的相位(如-90°)超前于零序电压波形(如-180°)的相位，则判定A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若A相母线电压波形的相位(如0°)滞后于A相输电线路电流波形的相位(如90°)，且零序电流波形的相位(如90°)滞后于零序电压波形的相位(如180°)，则判定A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
(2)当确定单相接地故障中的故障相为B相时，获取B相母线电压波形存在突变的时间区域；
在B相母线电压波形存在突变的时间区域内，以B相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上B相母线电压波形分别与B相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若B相母线电压波形的相位(如0°)超前于B相输电线路电流波形的相位(如-90°)，且零序电流波形的相位(如-90°)超前于零序电压波形的相位(如-180°)，则判定B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若B相母线电压波形的相位(如0°)滞后于B相输电线路电流波形的相位(如90°)，且零序电流波形的相位(如90°)滞后于零序电压波形的相位(如180°)，则判定B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
(3)当确定单相接地故障中的故障相为C相时，获取C相母线电压波形存在突变的时间区域；
在C相母线电压波形存在突变的时间区域内，以C相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上C相母线电压波形分别与C相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若C相母线电压波形的相位(如0°)超前于C相输电线路电流波形的相位(如-90°)，且零序电流波形的相位(如-90°)超前于零序电压波形的相位(如-180°)，则判定C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若C相母线电压波形的相位(如0°)滞后于C相输电线路电流波形的相位(如90°)，且零序电流波形的相位(如90°)滞后于零序电压波形的相位(如180°)，则判定C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
如图5所示，对本发明实施例中提供的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法的应用场景做进一步说明：
获取故障点左侧保护装置的录波图，该保护装置的录波图包括输电线路三相电流IA、IB、IC波形、母线三相电压UA、UB、UC波形、零序电流3I0波形和零序电压3U0波形。
在图5中，零序电流波形的3I0通道电流在0毫秒时刻电流幅值突变变大、零序电压波形的3U0通道电压在0毫秒时刻电压幅值突变减小，同时输电线路三相电流波形中A相的IA通道电流在0毫秒时刻电流幅值突变变大，持续85毫秒后消失(开关跳开)，且母线三相电压波形中A相的UA通道电压在0毫秒时刻电压幅值突变减小，持续85毫秒后恢复正常，则认定输电线路的接地故障存在，且出现A相接地故障。
以故障期间的故障A相母线电压波形的UA通道由负到正过零点的发生时刻为参考时刻，在该参考时刻上画等高线(如图5中所示的水平实线)，即以非故障A相母线电压波形的相位角0°发生时刻为参考时刻，从图中通过水平实线和水平虚线对比可以看出，同半个周波中故障A相母线电压波形的相位超前于故障A相输电线路电流波形的相位(此时，故障A相输电线路电流波形的相位角-90°)，此时零序电流波形的相位(此时，零序电流波形的相位角等于故障A相输电线路电流波形的相位角-90°)超前于零序电压波形的相位(此时，零序电压波形的相位角-180°)，则判定A相接地故障为故障点左侧保护装置范围内发生的正方向接地故障，保护正确动作。
可以理解的是，正常情况下，输电线路上电流流经方向为从左侧保护装置至右侧保护装置的方向，而一旦出现A相接地故障，则右侧保护装置的电流将反方向流向故障点，因此若获取的是故障点右侧保护装置的录波图，则故障A相母线电压波形的相位滞后于故障A相输电线路电流波形的相位(此时，故障A相输电线路电流波形的相位角90°)，此时零序电流波形的相位(此时，零序电流波形的相位角等于故障A相输电线路电流波形的相位角90°)滞后于零序电压波形的相位(此时，零序电压波形的相位角180°)，则判定A相接地故障为故障点右侧保护装置范围内发生的反方向接地故障，保护正确动作。
如图6所示，为本发明实施例中，提供的一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障系统，包括：
保护装置录波图获取单元110，用于获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
接地故障检测单元120，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
接地故障类型判别单元130，用于待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
正反方向接地故障判定单元140，用于确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
其中，所述输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大。
其中，所述母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过识别保护装置的录波图中输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中是否均存在突变的波形来检测接地故障是否存在，待在接地故障存在时，通过识别突变波形的相线来确定故障相后，根据突变的时间区域内同一参考时刻故障相母线电压波形与电流波形间相位对比，以及同一参考时刻零序电流波形与电压波形间相位对比，直观的确定单相接地故障为保护装置范围内的正方向接地故障或反方向接地故障，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断电网保护内正反方向接地故障问题。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
步骤S3、待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
步骤S4、确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
2.如权利要求1所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为A相时，获取A相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述A相母线电压波形存在突变的时间区域内，以A相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上A相母线电压波形分别与A相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若A相母线电压波形的相位超前于A相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若A相母线电压波形的相位滞后于A相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述A相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
3.如权利要求1所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为B相时，获取B相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述B相母线电压波形存在突变的时间区域内，以B相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上B相母线电压波形分别与B相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若B相母线电压波形的相位超前于B相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若B相母线电压波形的相位滞后于B相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述B相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
4.如权利要求1所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述步骤S4还进一步包括：
当确定所述单相接地故障中的故障相为C相时，获取C相母线电压波形存在突变的时间区域；
在所述C相母线电压波形存在突变的时间区域内，以C相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上C相母线电压波形分别与C相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位；
若C相母线电压波形的相位超前于C相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位超前于零序电压波形的相位，则判定所述C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障；
若C相母线电压波形的相位滞后于C相输电线路电流波形的相位，且零序电流波形的相位滞后于零序电压波形的相位，则判定所述C相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的反方向接地故障。
5.如权利要求1所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大。
6.如权利要求1所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障方法，其特征在于，所述母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
7.一种基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障系统，其特征在于，包括：
保护装置录波图获取单元，用于获取输电线路上故障点任一侧保护装置的录波图，且所获取的保护装置的录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；
接地故障检测单元，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在且已启动保护；
接地故障类型判别单元，用于待认定所述接地故障存在后，根据所述输电线路三相电流波形及所述母线三相电压波形中有且仅有一相存在明显突变特征，判定所述接地故障为单相接地故障；
正反方向接地故障判定单元，用于确定所述单相接地故障中的故障相及故障相母线电压波形存在突变的时间区域，并在所确定的时间区域内，以故障相母线电压波形上的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻上故障相母线电压波形与故障相输电线路电流波形之间的相位，以及对比同一参考时刻上零序电流波形与零序电压波形之间的相位，且进一步根据对比结果，判定所述单相接地故障为所获取的录波图的保护装置范围内发生的正方向接地故障或反方向接地故障。
8.如权利要求7所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障系统，其特征在于，所述输电线路三相电流波形中突变的单相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值增大。
9.如权利要求7所述的基于电网录波图判断保护内正反方向接地故障系统，其特征在于，所述母线三相电压波形中突变的单相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值减小。
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