CN113325333A - 一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法 - Google Patents

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狄克松
孙鹏祥
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    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

本发明公开了一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，包括以下步骤：步骤1，通过监测三相电压变化来确定故障时刻；步骤2，计算故障前、后电压相位关系，确定故障前与故障后三相相序；步骤3，计算故障前、后电流的有效值；步骤4，比较故障前、后的三相相序与三相电流有效值变化，判断检测点的上游是否发生了断线故障。相比于传统的用于断线故障判断的配电终端，故障指示器更加廉价，适用性更强，本方法无需依赖线电压及相电压幅值数据即实现了利用故障指示器进行断线故障判断。

Description

一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法
技术领域
本发明涉及配网自动化技术领域，尤其涉及一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法。
背景技术
在小电流接地系统，即中性点不接地系统与中性点经消弧线圈接地系统中，发生断线故障后，电压将发生明显变化。
过去对断线故障的检测判断主要依赖于线电压的变化，而故障指示器受限于电压采集方法，无法测量线电压，且相电压幅值测量不准确，从而无法判断断线故障的发生。因此，需要寻找一种不依赖线电压以及相电压幅值的断线故障检测方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，无需依赖线电压及相电压幅值数据，实现了利用故障指示器进行断线故障判断。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，包括以下步骤：
步骤1：通过监测三相电压有效值变化、监测三相电压瞬时值变化或监测三相电压幅值变化来确定故障时刻；
步骤2：任意选取故障前1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电压，任意选取故障后1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电压，通过比较过零点时刻或FFT算法来计算相位关系，确定故障前与故障后三相相序；
步骤3：任意选取故障前0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电流，任意选取故障后0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电流，计算故障前、后电流的有效值；
步骤4：比较故障前、后的三相相序与三相电流有效值变化，判断检测点的上游是否发生了断线故障。
进一步地，所述步骤1中监测三相电压有效值变化的方法为：
对每相电压每半个工频计算一次有效值，若存在一相电压前后两次有效值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
进一步地，所述步骤1中监测三相电压瞬时值变化来确定故障时刻的方法为：
若存在一相电压的瞬时值超过对应时刻预期阈值，则记录该时刻为故障发生时刻。
进一步地，所述步骤1中监测三相电压幅值变化来确定故障时刻的方法为：
对每相电压每半个工频寻找一次最大值，若存在一相电压前后两次最大值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
进一步地，所述步骤2中计算相位的方法为：
将三相电压分别标记为A相、B相与C相，比较过零点时刻或FFT提取的相位大小，排序后得到的相位顺序，其中ABC、BCA以及CAB为相同相序，ACB、CBA以及BAC为相同相序。
进一步地，所述步骤4中的比较判断方法为：
若故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a且故障后三相电压相位差小于阈值b，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。
进一步地，所述步骤4中的比较判断方法也可以为：
若故障前与故障后的相位顺序不同且故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。
进一步地，所述阈值a的取值范围为0～1.2。
进一步地，所述阈值b的取值范围为0°～60°。
本发明的有益技术效果：相比于传统的用于断线故障判断的配电终端，故障指示器更加廉价，适用性更强，本方法无需依赖线电压及相电压幅值数据即实现了利用故障指示器进行断线故障判断。
附图说明
图1是本发明的总体流程图。
图2是本发明实施例中的被测电压波形。
图3是本发明实施例中的被测电流波形。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，针对如图2、图3所示的断线故障录波进行判断，包括以下步骤：
步骤1：通过监测三相电压有效值变化、监测三相电压瞬时值变化或监测三相电压幅值变化来确定故障时刻；
其中监测三相电压有效值变化的方法为：对每相电压每半个工频计算一次有效值，若存在一相电压前后两次有效值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
其中监测三相电压瞬时值变化来确定故障时刻的方法为：若存在一相电压的瞬时值超过对应时刻预期阈值，则记录该时刻为故障发生时刻。
其中监测三相电压幅值变化来确定故障时刻的方法为：对每相电压每半个工频寻找一次最大值，若存在一相电压前后两次最大值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
实施例中采用的是监测三相电压有效值变化的方法，通过此方法确定故障发生时刻为0.13s。
步骤2：任意选取故障前1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电压，任意选取故障后1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电压，通过比较过零点时刻或FFT算法来计算相位关系，确定故障前与故障后三相相序；计算相位的方法为：
将三相电压分别标记为A相、B相与C相，比较过零点时刻或FFT提取的相位大小，排序后得到的相位顺序，其中ABC、BCA以及CAB为相同相序，ACB、CBA以及BAC为相同相序。
如图2所示，实施例中选取故障前的0.06s～0.08s的电压数据，记录为故障前电压，选取故障后的0.14s～0.16s的电压数据，记录为故障后电压，通过比较过零点计算相位关系，故障前有A相超前B相120°，B相超前C相120°，相序为ABC；故障后有B相超前A相30°，A相超前C相30°，相序为BAC；
步骤3：任意选取故障前0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电流，任意选取故障后0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电流，计算故障前、后电流的有效值；
如图3所示，实施例中选取故障前的0.06s～0.08s的电流数据，记录为故障前电流，选取故障后的0.14s～0.16s的电流数据，记录为故障后电流，计算得到故障前A、B、C三相电流有效值分别为5.7A、5.7A以及5.7A，故障后A、B、C三相电流有效值分别为0A，4.9A以及4.2A。
步骤4：比较故障前、后的三相相序与三相电流有效值变化，判断检测点的上游是否发生了断线故障。具体的比较判断方法为：
若故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a且故障后三相电压相位差小于阈值b，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。其中阈值a的取值范围为0～1.2，阈值b的取值范围为0°～60°。
比较判断方法还可以为：
若故障前与故障后的相位顺序不同且故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。
实施例中，故障后三相电压相位差值未小于阈值(实施例中设置阈值为25°)，故障前、后相序不相同，A、B、C三相故障后与故障前电流有效值比值分别为0，8.6以及0.74，均小于阈值(实施例中设置阈值为1.2)，认为录得该波形为断线故障波形，且断线位置在该波形的检测点上游。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过监测三相电压有效值变化、监测三相电压瞬时值变化或监测三相电压幅值变化来确定故障时刻；
步骤2：任意选取故障前1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电压，任意选取故障后1个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电压，通过比较过零点时刻或FFT算法来计算相位关系，确定故障前与故障后三相相序；
步骤3：任意选取故障前0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障前电流，任意选取故障后0.5个工频周期长度或其倍数长度的数据，记录为故障后电流，计算故障前、后电流的有效值；
步骤4：比较故障前、后的三相相序与三相电流有效值变化，判断检测点的上游是否发生了断线故障。
2.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤1中监测三相电压有效值变化的方法为：
对每相电压每半个工频计算一次有效值，若存在一相电压前后两次有效值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
3.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤1中监测三相电压瞬时值变化来确定故障时刻的方法为：
若存在一相电压的瞬时值超过对应时刻预期阈值，则记录该时刻为故障发生时刻。
4.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤1中监测三相电压幅值变化来确定故障时刻的方法为：
对每相电压每半个工频寻找一次最大值，若存在一相电压前后两次最大值之间差值超过阈值，则记录后一次计算有效值的初始时刻为故障发生时刻。
5.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤2中计算相位的方法为：
将三相电压分别标记为A相、B相与C相，比较过零点时刻或FFT提取的相位大小，排序后得到的相位顺序，其中ABC、BCA以及CAB为相同相序，ACB、CBA以及BAC为相同相序。
6.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤4中的比较判断方法为：
若故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a且故障后三相电压相位差小于阈值b，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。
7.根据权利要求1所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述步骤4中的比较判断方法也可以为：
若故障前与故障后的相位顺序不同且故障后三相电流与故障前三相电流的有效值的比值小于设定阈值a，则认为发生了断线故障，且检测点在断线位置下游。
8.根据权利要求6所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述阈值a的取值范围为0～1.2。
9.根据权利要求6所述的一种适用于故障指示器的小电流接地系统断线检测方法，其特征在于，所述阈值b的取值范围为0°～60°。
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