CN114545288A - 一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法及系统 - Google Patents

一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法及系统 Download PDF

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崔超奇
孙亮亮
许振�
唐小博
董梦雅
袁英杰
王培亮
王永辉
刘建
曹杰
刘斌
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Abstract

本发明涉及一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法,包括:采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压和零序电流信号,同时采集弧光传感器的弧光信号;启动条件判断;以100ms为窗口找到各线路幅值最大的段,相互比较找到其中最大值,认为最大值的段所在的线路为故障线路;调取获取的弧光信号的记录,将其时间与标记故障线路的时间进行比对;判断弧光接地故障。本发明通过实时获取弧光接地故障燃弧的信息和电压电流暂态信号,提取其中电弧的谐波变化判据,实现了对配电线路弧光接地的判断,提高了线路保护的可靠性和选择性,减少了因燃弧造成的设备损失。

Description

一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法及系统
技术领域
本发明涉及配电网接地故障辨识技术领域,尤其是一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法及系统。
背景技术
我国现有电力网的中性点接地方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地即中性点绝缘三种,单相弧光接地引起的过电压主要发生在中性点非直接接地的电力网中。单相接地是电网运行中出现频率最高、最常见的故障形式。我国6~66kV电网的中性点运行方式,大部分采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地。在这些电网的运行中,运行规程规定,出现单相接地后,允许带接地点运行的时间一般不超过120min。但随着中低压电网的扩大,供电母线的出线回路数增多,线路长度增加,特别是电力电缆线路的大量使用,使单相接地电容电流大幅度增加。当电容电流增大到一定程度,单相接点接地电弧不能自动熄灭,就可能出现接地点电弧时燃时灭的不稳定状态。这种电弧重燃熄灭的间歇过程,导致电网中电感和电容回路的电磁振荡。
由于技术条件限制,较早期对于弧光接地故障的辨识主要基于变电站中的保综保、故录或者小电流选线装置提取的故障信号。当故障发生位置距离变电站较远时,故障特征,尤其是小电流弧光接地故障,如小电流接地系统、弧光高阻故障的特征往往十分微弱难以准确辨别和提取。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种通过综合分析弧光传感器的信息和弧光接地时系统电压电流的暂态信号,实现对小电流弧光接地判据的融合,提高对弧光接地判断的可靠性和选择性的基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法,该方法包括下列顺序的步骤:
(1)采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压和零序电流信号,同时采集弧光传感器的弧光信号;
(2)对所采集的电压电流信号和弧光信号进行启动条件判断,若不符合启动条件,则对后续所采集的信号进行判断;若符合条件,则进入下一步;
(3)取启动后的被监测配电电缆的零序电流信号1000ms,进行带通滤波,得到50Hz至1500Hz频段的谐波含量,以100ms为窗口找到各线路幅值最大的段,相互比较找到其中最大值,认为最大值的段所在的线路为故障线路;
(4)取故障线路的零序电流信号1000ms,进行带通滤波后计算平均幅值,并以1ms为窗口,找出大于平均幅值1.2倍的时间窗,标记其起始结束时间点;
(5)调取获取的弧光信号的记录,将其时间与标记故障线路的时间进行比对,得到时间差;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且只有一次,时间差小于200μs,判断为瞬时弧光接地;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且大于1次,时间差小于200μs,判断为间歇性弧光接地;若记录弧光信号次数大于标记故障线路的时间点的次数,判断为间歇性弧光接地故障;若记录弧光信号次数小于标记故障线路的时间点的次数,判断为非弧光接地故障。
所述启动条件为:零序电压大于15V、零序电流大于0.05A和弧光信号连续收到1ms,符合启动条件是指符合三者之一的任何一种就启动。
本发明的另一目的在于提供一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法的系统,包括:
云端虚拟服务器,对接收到的数据进行处理,判断弧光接地故障;
智能监测终端,对接收到的信号进行处理,将处理后的数据上送至云端虚拟服务器;
弧光传感器,用于采集弧光信号;
电压互感器,用于采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压;
电流互感器,用于采集被监测配电电缆的零序电流信号;
所述弧光传感器、电压互感器和电流互感器的信号输出端与智能监测终端的信号输入端相连,智能检测终端与云端虚拟服务器之间双向通讯。
由上述技术方案可知,本发明的有益效果为:本发明通过实时获取弧光接地故障燃弧的信息和电压电流暂态信号,提取其中电弧的谐波变化判据,实现了对配电线路弧光接地的判断,提高了线路保护的可靠性和选择性,减少了因燃弧造成的设备损失。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为本系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法,该方法包括下列顺序的步骤:
(1)采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压和零序电流信号,同时采集弧光传感器3的弧光信号;
(2)对所采集的电压电流信号和弧光信号进行启动条件判断,若不符合启动条件,则对后续所采集的信号进行判断;若符合条件,则进入下一步;
(3)取启动后的被监测配电电缆的零序电流信号1000ms,进行带通滤波,得到50Hz至1500Hz频段的谐波含量,以100ms为窗口找到各线路幅值最大的段,相互比较找到其中最大值,认为最大值的段所在的线路为故障线路;
(4)取故障线路的零序电流信号1000ms,进行带通滤波后计算平均幅值,并以1ms为窗口,找出大于平均幅值1.2倍的时间窗,标记其起始结束时间点;
(5)调取获取的弧光信号的记录,将其时间与标记故障线路的时间进行比对,得到时间差;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且只有一次,时间差小于200μs,判断为瞬时弧光接地;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且大于1次,时间差小于200μs,判断为间歇性弧光接地;若记录弧光信号次数大于标记故障线路的时间点的次数,判断为间歇性弧光接地故障;若记录弧光信号次数小于标记故障线路的时间点的次数,判断为非弧光接地故障。
所述启动条件为:零序电压大于15V、零序电流大于0.05A和弧光信号连续收到1ms,符合启动条件是指符合三者之一的任何一种就启动。
如图2所示,本系统包括:
云端虚拟服务器,对接收到的数据进行处理,判断弧光接地故障;
智能监测终端,对接收到的信号进行处理,将处理后的数据上送至云端虚拟服务器;
弧光传感器3,用于采集弧光信号;
电压互感器2,用于采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压;
电流互感器1,用于采集被监测配电电缆的零序电流信号;
所述弧光传感器3、电压互感器2和电流互感器1的信号输出端与智能监测终端的信号输入端相连,智能检测终端与云端虚拟服务器之间双向通讯。
综上所述,本发明通过实时获取弧光接地故障燃弧的信息和电压电流暂态信号,提取其中电弧的谐波变化判据,实现了对配电线路弧光接地的判断,提高了线路保护的可靠性和选择性,减少了因燃弧造成的设备损失。

Claims (3)

1.一种基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法,其特征在于:该方法包括下列顺序的步骤:
(1)采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压和零序电流信号,同时采集弧光传感器的弧光信号;
(2)对所采集的电压电流信号和弧光信号进行启动条件判断,若不符合启动条件,则对后续所采集的信号进行判断;若符合条件,则进入下一步;
(3)取启动后的被监测配电电缆的零序电流信号1000ms,进行带通滤波,得到50Hz至1500Hz频段的谐波含量,以100ms为窗口找到各线路幅值最大的段,相互比较找到其中最大值,认为最大值的段所在的线路为故障线路;
(4)取故障线路的零序电流信号1000ms,进行带通滤波后计算平均幅值,并以1ms为窗口,找出大于平均幅值1.2倍的时间窗,标记其起始结束时间点;
(5)调取获取的弧光信号的记录,将其时间与标记故障线路的时间进行比对,得到时间差;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且只有一次,时间差小于200μs,判断为瞬时弧光接地;若记录弧光信号次数和标记故障线路的时间点的次数一致,且大于1次,时间差小于200μs,判断为间歇性弧光接地;若记录弧光信号次数大于标记故障线路的时间点的次数,判断为间歇性弧光接地故障;若记录弧光信号次数小于标记故障线路的时间点的次数,判断为非弧光接地故障。
2.根据权利要求1所述的基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法,其特征在于:所述启动条件为:零序电压大于15V、零序电流大于0.05A和弧光信号连续收到1ms,符合启动条件是指符合三者之一的任何一种就启动。
3.实施权利要求1至2中任意一种所述的基于谐波分量的配电电缆弧光接地故障判定方法的系统,其特征在于:包括:
云端虚拟服务器,对接收到的数据进行处理,判断弧光接地故障;
智能监测终端,对接收到的信号进行处理,将处理后的数据上送至云端虚拟服务器;
弧光传感器,用于采集弧光信号;
电压互感器,用于采集被监测配电电缆的三相电压、零序电压;
电流互感器,用于采集被监测配电电缆的零序电流信号;
所述弧光传感器、电压互感器和电流互感器的信号输出端与智能监测终端的信号输入端相连,智能检测终端与云端虚拟服务器之间双向通讯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114859195A (zh) * 2022-07-11 2022-08-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 高压电缆金属护套对地间隙燃弧状态分析方法和系统

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