CN114252736A - 一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，包括：判断是否发生系统零序电压越限且在一定时间内保持越限情况，是则在各条线路设置测量点，在测量点处获取流经各条线路的逆变器自身特征信号产生的零序电流，并进行初步分析，判定故障所在线路；计算各条线路的特征信号能量，最终确定故障所在线路。本发明采用逆变器自身谐波产生的特征信号能量进行故障分析，提高了单相故障选线的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力分析技术领域，具体涉及一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法。
背景技术
为满足城市配电网的需求，电网分支逐年增多，电缆线路不断增多，供电范围不断延伸，容量不断提高。更长的线路、不断增加的电缆线路比例，使得故障情况下电容电流显著提升，另外电力电子设备的接入一定程度上增大了网络对地电容值，分布式电源装机容量不断攀升使得故障情况下电容电流变化更加复杂。一旦发生接地故障，产生的故障电弧对电力设备和人员安全造成严重威胁。
单相接地故障占配电网故障的八成以上，为了减小单相接地电流、使故障电弧尽快熄灭，配电网多采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。在设置消弧线圈参数时，为达到故障情况下熄灭电弧的要求，消弧线圈对工频故障电流补偿较大，使得工频故障电流较小，故障选线困难。
发明内容
本发明提出了一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其目的是：采用逆变器自身谐波产生的特征信号能量进行故障分析，提高单相故障选线的准确性。
本发明技术方案如下：
一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，包括如下步骤：
S1：判断是否发生系统零序电压越限且在一定时间内保持越限情况，是则执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；
S2：在各条线路设置测量点，在测量点处获取流经各条线路的逆变器自身特征信号产生的零序电流，并进行初步分析，判定故障所在线路；
S3：计算各条线路的特征信号能量，最终确定故障所在线路。
进一步地，步骤S3所述特征信号能量的计算方法为：
其中i为信号能量测量点的个数，Wi(t)为各条线路节点处时间窗内的能量和，i0i为各条线路的零序电流，v0i为各条线路的零序电压，
为零序电压和零序电流的相位差。
进一步地，步骤S2所述初步分析方法包括，当接地故障位于逆变器所在线路时，根据单相接地故障电容电流分布规律判定故障所在线路：逆变器所在线路的特征信号电流沿线路对地电容入地，通过故障点接地电阻返回，形成回路；非故障线路检测到的电流为特征信号在该线路产生的对地电容电流，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。
进一步地，步骤S2所述初步分析方法包括，当接地故障位于非逆变器所在线路时，根据单相接地故障电容电流分布规律判定故障所在线路：逆变器所在线路的特征信号电流由逆变器所在线路末端出发，经线路对地电容入地；故障电路的特征信号电流沿线路对地电容入地，通过故障点接地电阻返回，形成回路；非故障线路检测到的电流为该线路产生的对地电容电流，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。
进一步地，步骤S2所述初步分析方法包括，对所述特征信号进行相位分析，根据非故障线路中的高次谐波与故障线路中的高次谐波之间的相位差，判定故障所在线路。
进一步地，步骤S2所述测量点设置于各条线路的首端。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：采用逆变器自身谐波产生的特征信号能量进行故障分析，增大了故障线路和非故障线路之间的差异，提高了单相故障选线的准确性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为逆变器线路故障后特征信号路径图；
图3为非逆变器线路故障后特征信号路径图；
图4为典型配电网模型图；
图5为线路故障位置示意图；
图6为F1故障情况各条线路零序电流示意图；
图7为F1故障情况各条线路典型测点能量分布图；
图8为F1故障情况各条线路特征信号能量图；
图9为F2故障情况各条线路零序电流示意图；
图10为F3故障情况各条线路零序电流示意图；
图11为F2故障情况各条线路特征信号能量图；
图12为F3故障情况各条线路特征信号能量图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，包括如下步骤：
S1：判断是否发生系统零序电压越限且在一定时间内保持越限情况，是则执行步骤S2，否则重复执行步骤S1。
S2：在各条线路的首端设置测量点，各测点测量装置如馈线自动化终端获取流经各条线路的逆变器自身特征信号产生的零序电流，即逆变器自身谐波产生的零序电流信号，并进行幅值和相位初步分析，初步判定故障所在线路。
具体地，根据单相接地故障电容电流分布规律，由各条线路中检测到的电流值初步判定故障所在线路。如图2，当接地故障位于逆变器所在线路时，逆变器自身谐波产生的特征电流沿着线路对地电容入地，通过故障点接地电阻返回，形成回路。非故障线路检测到的电流为特征信号在该线路产生的对地电容电流，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。如图3，当接地故障位于非逆变器所在线路时，逆变器所在线路的特征信号电流由逆变器所在线路末端出发，经线路对地电容入地。非故障线路检测到的电流为该线路产生的对地电容电流，经对地电容流入大地。在故障线路，特征信号电流经接地电阻返回，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。
进一步地，对特征信号进行相位分析，根据非故障线路中的高次谐波与故障线路中的高次谐波之间的相位差，进一步判定故障所在线路。
S3：计算各条线路的特征信号能量，根据不同线路特征信号能量的大小最终确定故障所在线路。若根据特征信号能量、幅值、相位判定的结果不一致，以特征信号能量作为判定依据得到的结果为准。
所述特征信号能量的计算方法为：
其中i为信号能量测量点的个数，Wi(t)为各条线路节点处时间窗内的能量和，i0i为各条线路的零序信号电流，v0i为各条线路的零序信号电压，
为零序电压和零序电流的相位差。
以下通过对线路不同故障位置进行仿真验证本方法的有效性。如图4及图5所示，在线路2末段、线路3末端、线路4中段发生单相接地故障，图中设置的3处故障为单相接地故障的三种情况，记为F1、F2、F3故障模式，分析不同故障模式下零序电流及注入信号后选线情况。每条线路首端安装有故障指示器，主要作用为记录故障情况下的电流波形。
线路2发生F1故障模式的接地故障，设置配电网中A相为接地故障相，故障电阻50欧姆，故障时刻为0.025s，此时A相相电流接近最大值，各条线路零序电流波形如图6所示。
对各条线路中的7次谐波电流进行分析，非故障线路中的7次谐波电流与故障线路中的7次谐波电流的相位近似差180°。对特征信号进行傅里叶分解，谐波含量关系如图7所示。Fun(rms)为各条线路中工频零序电流的有效值，h7(thd)为各条线路中7次谐波分量占基波分量的谐波量值，H7(rms)为各条线路中谐波电流的有效值。7次谐波在各条线路中THD近似相同，存在的差异是因为谐波在网络中流通的过程中受到配电网络中线路电感的影响，7次谐波会在电感上产生压降，故在线路中反映略为不同，但总体分布与配电网单相接地故障基频电流分布一致。
计算各条线路中特征信号能量，得出特征能量信号图，如图8所示，配电网络中各条线路能量层级为[66 184.7 1.9 32.2 0.980.7]，图8有效反映出线路2的特征能量层级最大，线路3、线路5能量层级较小，根据此可实现对单相接地故障线路的选取。
同理可得到F2，F3的故障仿真，接地电阻同样采用50欧姆，各条线路零序电流波形如图9、图10所示。
对各条线路进行傅里叶分析，得出各条线路中零序电流基波分量和7次谐波分量表如表1、表2所示。
表1 F2模式下注入信号后谐波含量表
表2 F3模式下注入信号后谐波含量表
由此绘制的线路信号能量图如图11、图12所示。
由以上F1、F2、F3三种故障模式的仿真分析，在接地电阻为50欧姆的情况下，配电网中不同的故障位置的情况下，逆变器自身谐波产生的特征信号满足网络单相接地故障电容电流分布规律，特征信号能量在故障线路中含量最大。
由于消弧线圈对高次谐波的补偿作用很小，故障情况下，采用逆变器自身谐波产生的特征信号能量进行分析，相比于测量特征信号的幅值和相位，有效避免了传感器误差，减小了对配电网络的要求；另外，计算各条线路的特征信号的能量，增大了故障线路和非故障线路之间的差异，有利于进行故障选线，相较于将特征信号的幅值相位作为判据，提高了故障选线的准确性。
Claims (6)
1.一种基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：判断是否发生系统零序电压越限且在一定时间内保持越限情况，是则执行步骤S2，否则重复执行步骤S1；
S2：在各条线路设置测量点，在测量点处获取流经各条线路的逆变器自身特征信号产生的零序电流，并进行初步分析，判定故障所在线路；
S3：计算各条线路的特征信号能量，最终确定故障所在线路。
2.如权利要求1所述的基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于：步骤S3所述特征信号能量的计算方法为：
其中i为信号能量测量点的个数，Wi(t)为各条线路节点处时间窗内的能量和，i0i为各条线路的零序电流，v0i为各条线路的零序电压，
为零序电压和零序电流的相位差。
3.如权利要求1所述的基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于：步骤S2所述初步分析方法包括，当接地故障位于逆变器所在线路时，根据单相接地故障电容电流分布规律判定故障所在线路：逆变器所在线路的特征信号电流沿线路对地电容入地，通过故障点接地电阻返回，形成回路；非故障线路检测到的电流为特征信号在该线路产生的对地电容电流，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。
4.如权利要求1所述的基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于：步骤S2所述初步分析方法包括，当接地故障位于非逆变器所在线路时，根据单相接地故障电容电流分布规律判定故障所在线路：逆变器所在线路的特征信号电流由逆变器所在线路末端出发，经线路对地电容入地；故障电路的特征信号电流沿线路对地电容入地，通过故障点接地电阻返回，形成回路；非故障线路检测到的电流为该线路产生的对地电容电流，故障线路检测到的电流为非故障线路的特征信号电流之和。
5.如权利要求1所述的基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于：步骤S2所述初步分析方法包括，对所述特征信号进行相位分析，根据非故障线路中的高次谐波与故障线路中的高次谐波之间的相位差，判定故障所在线路。
6.如权利要求1至5任一所述的基于背景谐波的有源配电网单相故障线路选线方法，其特征在于：步骤S2所述测量点设置于各条线路的首端。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116593762A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 烟台东方威思顿电气有限公司 | 就地型馈线自动化瞬压检测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101154807A (zh) * | 2007-10-11 | 2008-04-02 | 天津大学 | 基于暂态零序电流的配电网单相接地故障自适应选线方法 |
| US20110208449A1 (en) * | 2008-10-27 | 2011-08-25 | Tsinghua University | Method for detecting single phase grounding fault based on harmonic component of residual current |
| CN106353642A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-25 | 华北电力大学（保定） | 基于消弧线圈接入控制短时异态信号的小电流接地选线和调谐方法 |
| CN111624439A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于逆变器注入特征信号的故障选线方法 |
| CN113589106A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-02 | 湖南大学 | 中性点非有效接地中压微电网的单相接地故障线路判别方法 |
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2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101154807A (zh) * | 2007-10-11 | 2008-04-02 | 天津大学 | 基于暂态零序电流的配电网单相接地故障自适应选线方法 |
| US20110208449A1 (en) * | 2008-10-27 | 2011-08-25 | Tsinghua University | Method for detecting single phase grounding fault based on harmonic component of residual current |
| CN106353642A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-25 | 华北电力大学（保定） | 基于消弧线圈接入控制短时异态信号的小电流接地选线和调谐方法 |
| CN111624439A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于逆变器注入特征信号的故障选线方法 |
| CN113589106A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-02 | 湖南大学 | 中性点非有效接地中压微电网的单相接地故障线路判别方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116593762A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 烟台东方威思顿电气有限公司 | 就地型馈线自动化瞬压检测方法 |
| CN116593762B (zh) * | 2023-07-17 | 2023-09-08 | 烟台东方威思顿电气有限公司 | 就地型馈线自动化瞬压检测方法 |
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