CN114355105A - 一种适用于ftu的断线故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统自动化技术领域，公开了一种适用于FTU的断线故障检测方法，包括以下步骤：对FTU采集的三相电流和零序电流信号进行低通滤波处理；通过比较正序电流有效值变化量与阈值a的大小来判定故障情况；通过比较每相电流有效值变化量与阈值b的大小来判定故障情况；通过比较负序电流有效值变化量与阈值c的大小来判定故障情况；通过比较零序电流有效值变化量与阈值f的大小以及零序电压有效值的变化与阈值d的大小来判定故障情况；通过线电压的有效值与系数k1、k2间的关系来确定故障位置。本发明无需配电自动化主站也不受限于FTU安装位置，即可实现对线路上游或下游断线故障的准确检测，方法简便易行，有很强的工程实用性。

Description

一种适用于FTU的断线故障检测方法
技术领域
本发明涉及电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种适用于FTU的断线故障检测方法，主要用于电力自动化系统中对配电线路断线故障的检测。
背景技术
随着国家经济的高速发展，电力系统的规模也在日益壮大，网络结构变得越来越复杂，并且用户对供电的稳定性要求也越来越高，这都需要不断加强电力系统的升级，在系统运行过程中避免故障的发生，即使发生故障，也要在故障发生后迅速、准确的找到故障发生的位置，进而迅速排除故障，确保电力系统的安全运行，将损失降到最小。
近年来，由于气象灾害、线路老化和外力破坏等原因，断线故障呈多发态势。断线故障会导致负荷侧三相电压、电流不再对称，产生的负序、零序分量会对各类负荷造成严重损害。此外断线故障还会伴随接地故障形成复杂故障，易导致火灾和人畜触电，甚至发展为相间短路故障，扩大停电范围。
FTU，馈线自动化测控终端，可实现配电线路断线故障的检测。
目前，FTU上应用的断线故障检测方法的适用场景为：断线点位于FTU上游。而当FTU安装于线路首端，其下游发生断线故障时，FTU则无法检测故障的发生。因此，急需一种不限于FTU安装位置，既能检测上游断线又能检测下游断线的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FTU的断线故障检测方法，方法不受限于FTU安装位置，实现了对线路上游或下游断线的准确检测。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于FTU的断线故障检测方法，包括以下步骤：
步骤1：FTU采集三相电流、零序电流、零序电压与线电压信号，对三相电流与零序电流信号进行低通滤波处理；
步骤2：依据步骤1滤波处理后的三相电流，每半个工频周波计算一次正序电流有效值，并计算相邻两个正序电流有效值的变化量R_Ip，比较正序电流有效值变化量与阈值a的大小，若上述变化量不小于a，则判定为无断线故障，否则进入步骤3；
步骤3：依据步骤1滤波处理后的三相电流，对每相电流每半个工频周波计算一次有效值，并分别计算每相相邻两个电流有效值的变化量R_Ia、R_Ib、R_Ic，分别比较每相电流有效值变化量与阈值b的大小，若上述变化量中存在一相的变化量不小于b，则判定为无断线故障，否则进入步骤4；
步骤4：依据步骤1滤波处理后的三相电流，每半个工频周波计算一次负序电流有效值，并计算相邻两个负序电流有效值的变化量R_In，比较负序电流有效值变化量与阈值c的大小，若上述变化量大于c，则进入步骤6，否则进入步骤5；
步骤5：依据步骤1滤波处理后的零序电流，每半个工频周波计算一次零序电流有效值和零序电压有效值，并分别计算相邻两个零序电流有效值的变化量R_Izero以及相邻两个零序电压有效值的变化量R_Uzero，比较零序电流有效值变化量与阈值f的大小以及零序电压有效值的变化量与阈值d的大小，若零序电流有效值变化量不小于f或零序电压有效值的变化量不小于d，则进入步骤6，否则判定为无断线故障；
步骤6：每半个工频周波计算一次线电压的有效值，给定系数k1、k2：
如果由步骤4进入本步骤，则判断是否存在任意一个线电压的有效值在[k1*Un,k2*Un]范围内，其中Un为标准线电压，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线；
如果由步骤5进入本步骤，则判断是否存在至少两个线电压的有效值同时小于等于k1*Un，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线。
优选地，所述步骤1中低通滤波的截止频率取值大于50Hz且小于100Hz。
优选地，所述步骤2中阈值a的取值大于-30A且小于等于0A。
优选地，所述步骤3中阈值b的取值大于-45A且小于等于0A。
优选地，所述步骤4中阈值c的取值大于等于0A且小于30A。
优选地，所述步骤5中阈值f的取值大于等于0A且小于10A，阈值d的取值大于等于50V。
优选地，所述步骤6中系数k1的取值大于等于0.1且小于等于0.4，系数k2的取值大于等于0.65且小于等于0.85。
优选地，所述步骤2～5中出现的变化量的计算方式均为用后半个工频周波减去前半个工频周波。
本发明的有益技术效果：无需配电自动化主站也不受限于FTU安装位置，即可实现对线路上游或下游断线故障的准确检测，方法简便易行，有很强的工程实用性。
附图说明
图1为本发明的总体流程图。
图2为本发明实施例中的拓扑线路示意图。
图3为本发明实施例中滤波处理后的三相电流波形。
图4为本发明实施例中正序电流波形。
图5为本发明实施例中负序电流波形。
图6为本发明实施例中线电压波形。
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。
实施例。
如图2所示为某中压等级(1kV～35kV)配电线路现场拓扑结构，FTU上游发生断线故障。
结合附图1，一种适用于FTU的断线故障检测方法，包括以下步骤：
步骤1：FTU采集三相电流、零序电流、零序电压与线电压信号，对三相电流与零序电流信号进行低通滤波处理，截止频率为80Hz。
步骤2：如图3所示为依据步骤1滤波处理后的三相电流，则正序电流波形如图4所示。每半个工频周波计算一次正序电流有效值，并计算相邻两个正序电流有效值的变化量，比较正序电流有效值变化量与阈值0A的大小，若上述变化量不小于0A，则判定为无断线故障，否则进入步骤3。实施例中，在故障时刻其值为-1.44A，进入步骤3。
步骤3：依据步骤1滤波处理后的三相电流，对每相电流每半个工频周波计算一次有效值，并分别计算每相相邻两个电流有效值的变化量，分别比较每相电流有效值变化量与阈值0A的大小，若上述变化量中存在一相的变化量不小于0A，则判定为无断线故障，否则进入步骤4。实施例中，故障发生时，A相变化量为-2.23A、B相变化量为-0.80A、C相变化量为-0.15A，进入步骤4。
步骤4：依据步骤1滤波处理后的三相电流，则负序电流波形如图5所示。每半个工频周波计算一次负序电流有效值，并计算相邻两个负序电流有效值的变化量，比较负序电流有效值变化量与阈值0.5A的大小，若上述变化量大于0.5A，则进入步骤6，否则进入步骤5，实施例中，在故障发生时其值为7.84A，进入步骤6。
步骤5：依据步骤1滤波处理后的零序电流，每半个工频周波计算一次零序电流有效值和零序电压有效值，并分别计算相邻两个零序电流有效值的变化量以及相邻两个零序电压有效值的变化量，比较零序电流有效值变化量与阈值f的大小以及零序电压有效值的变化量与阈值d的大小，若零序电流有效值变化量不小于f或零序电压有效值的变化量不小于d，则进入步骤6，否则判定为无断线故障。
步骤6：如图6所示为FTU采集的线电压波形，每半个工频周波计算一次线电压的有效值，给定系数k1、k2：
如果由步骤4进入本步骤，则判断是否存在任意一个线电压的有效值在[k1*Un,k2*Un]范围内，其中Un为标准线电压，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线；
如果由步骤5进入本步骤，则判断是否存在至少两个线电压的有效值同时小于等于k1*Un，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线。
实施例中，k1*Un为3000V，k2*Un为8000V，线电压UAB为6785.40V，在[3000V,8000V]内，其值在[3000V,8000V]内，故判定FTU上游发生断线。
经验证得，实施例中，本方法的识别结果与实际情况一致。
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 (8)

1.一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：FTU采集三相电流、零序电流、零序电压与线电压信号，对三相电流与零序电流信号进行低通滤波处理；
步骤2：依据步骤1滤波处理后的三相电流，每半个工频周波计算一次正序电流有效值，并计算相邻两个正序电流有效值的变化量，比较正序电流有效值变化量与阈值a的大小，若上述变化量不小于a，则判定为无断线故障，否则进入步骤3；
步骤3：依据步骤1滤波处理后的三相电流，对每相电流每半个工频周波计算一次有效值，并分别计算每相相邻两个电流有效值的变化量，分别比较每相电流有效值变化量与阈值b的大小，若上述变化量中存在一相的变化量不小于b，则判定为无断线故障，否则进入步骤4；
步骤4：依据步骤1滤波处理后的三相电流，每半个工频周波计算一次负序电流有效值，并计算相邻两个负序电流有效值的变化量，比较负序电流有效值变化量与阈值c的大小，若上述变化量大于c，则进入步骤6，否则进入步骤5；
步骤5：依据步骤1滤波处理后的零序电流，每半个工频周波计算一次零序电流有效值和零序电压有效值，并分别计算相邻两个零序电流有效值的变化量以及相邻两个零序电压有效值的变化量，比较零序电流有效值变化量与阈值f的大小以及零序电压有效值的变化量与阈值d的大小，若零序电流有效值变化量不小于f或零序电压有效值的变化量不小于d，则进入步骤6，否则判定为无断线故障；
步骤6：每半个工频周波计算一次线电压的有效值，给定系数k1、k2：
如果由步骤4进入本步骤，则判断是否存在任意一个线电压的有效值取值大于等于k1*Un且小于等于k2*Un，其中Un为标准线电压，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线；
如果由步骤5进入本步骤，则判断是否存在至少两个线电压的有效值同时小于等于k1*Un，如果存在则判定FTU上游发生断线，否则判定FTU下游发生断线。
2.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤1中低通滤波的截止频率取值大于50Hz且小于100Hz，该取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
3.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤2中阈值a的取值大于-30A且小于等于0A，该取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
4.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中阈值b的取值大于-45A且小于等于0A，该取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
5.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤4中阈值c的取值大于等于0A且小于30A，该取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
6.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤5中阈值f的取值大于等于0A且小于10A，阈值d的取值大于等于50V，上述f、d取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
7.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤6中系数k1的取值大于等于0.1且小于等于0.4，系数k2的取值大于等于0.65且小于等于0.85，上述k1、k2取值范围适用的电压等级为中压等级，即配电网电压等级应大于1kV且小于35kV。
8.根据权利要求1所述的一种适用于FTU的断线故障检测方法，其特征在于，所述步骤2～5中出现的变化量的计算方式均为用后半个工频周波减去前半个工频周波。
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