一種配電線路高阻接地故障的在線檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，通過測得高阻接地故障發(fā)生后2~3個周期內(nèi)的零序電壓波形，其諧波頻譜中蘊含了高阻接地的故障信息，可用于高阻接地故障的在線檢測，屬于電力系統(tǒng)保護和控制領(lǐng)域。本方法采集變壓器二次側(cè)饋線的零序電壓諧波，根據(jù)線路拓撲結(jié)構(gòu)確定故障特征諧波頻率（通常在1000~5000Hz之間），通過檢測諧波幅值和頻率，判斷線路是否發(fā)生了高阻接地故障。該方法尤其適用于10kV及以下的小電流接地系統(tǒng)，只需采集零序電壓信號進行分析。與現(xiàn)有的判別方法相比信息采集更加方便、靈敏度更高、有效區(qū)別于其他工況及故障類型，減少拒動和誤動，辨識更加準(zhǔn)確。
【專利說明】一種配電線路高阻接地故障的在線檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護和控制領(lǐng)域，特別涉及一種針對小電流接地系統(tǒng)的低壓 (6~10kV)配電線路高阻接地故障的檢測方法。 技術(shù)背景
[0002] 單相接地故障是電力系統(tǒng)中常見的故障，本身不具有嚴(yán)重的危害性，但是十分容 易引其更加嚴(yán)重的事故。從現(xiàn)場故障錄波分析中發(fā)現(xiàn)，在所有的相間故障中，有相當(dāng)一部分 是由單相接地故障發(fā)展而來。6~10kV配電線路靠近用戶，周圍環(huán)境復(fù)雜，很容易發(fā)生高阻接 地故障，所以針對配電線路的在線監(jiān)測檢測方法很有研究價值。線路一般采用小電流接地 系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)生單相高阻接地故障時，短路電流小，常規(guī)保護對于此類故障不起作用，難以 辨識和檢測，導(dǎo)致故障初期很難被發(fā)現(xiàn)。即使多數(shù)高阻接地故障是短時的，會自行消失，但 也有相當(dāng)一部分故障容易演化成更為嚴(yán)重的直接短路故障。
[0003] 進行配電網(wǎng)高阻接地故障的在線辨識和監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)、及時預(yù)警、及時定 位、及時處理，不至于發(fā)展成為嚴(yán)重故障，從而消除故障隱患，減少停電事故的發(fā)生，保證供 電連續(xù)性和供電可靠性。此外，通過對高阻接地的在線監(jiān)測檢測，還能針對短時自愈的高阻 接地故障進行統(tǒng)計分析，確定高阻接地故障高發(fā)區(qū)域，提前進行預(yù)防和處理。因此，對高阻 接地故障特征的研究從提高配電網(wǎng)運行可靠性的角度上看，有著十分重要的意義。
[0004] 之前對于高阻故障的研究主要是通過獲得的電壓電流信號波形的一些特征量進 行高阻接地故障的識別和保護。利用對故障信號的多分辨分析產(chǎn)生的小波系數(shù)取絕對值構(gòu) 成高阻故障的判據(jù)。但通過系統(tǒng)的分析表明該算法對于故障分類，接地電阻阻值，故障位置 等信息都不夠敏銳；提出通過監(jiān)測零序電流所產(chǎn)生的偶次諧波的能量的變化檢測高阻接地 故障的方法。對于故障電流在5A以上的高阻接地故障具有很高的準(zhǔn)確率，但該方案的應(yīng)用 范圍是基于110kV以及以上電壓等級的輸電線路，對于配電線路難以使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 由于目前低壓配電網(wǎng)單相高阻接地故障的故障特征非常不明顯，常規(guī)保護和應(yīng) 用在高電壓等級的辨識方法效果十分不理想。本發(fā)明的目的是提供了一種輸電線路高阻 接地故障的在線檢測方法，根據(jù)線路的拓撲結(jié)構(gòu)確定故障線路特征諧波，諧波頻率通常在 100(Γ5000Ηζ之間，幅值達基波幅值59Γ7%。通過檢測故障線路零序電壓中特征諧波頻譜來 監(jiān)測單相高阻接地故障的發(fā)生。
[0006] 為了達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種輸電線路高阻接地故障的在線檢 測方法，其特征在于，包括以下步驟： 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)根據(jù)線路拓撲結(jié)構(gòu)確定故障特征諧波頻率； 2 )對變壓器二次側(cè)饋線的零序電壓進行在線監(jiān)測，獲得一個周波的采樣值F (η)，η=1， 2......N，N為整數(shù)，取值在120?240 ; 3) 通過對采樣值序列的FFT分析，以工頻電壓為基波得出分析頻譜； 4) 驗證是否發(fā)生了頻率fN :100(Γ5000Ηζ的特征諧波幅值達基波幅值59Γ7%的尖峰突 變特征，如果符合此高阻接地故障判別條件，則認(rèn)定為高阻接地故障； 5) 每0. 02秒重復(fù)一次步驟（1Γ(4)，得到每個周波是否發(fā)生高阻接地故障的結(jié)果。
[0007] 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，當(dāng)單相高阻接地故障發(fā)生時，對 故障線路零序電壓波形中產(chǎn)生的諧波進行頻譜分析會發(fā)現(xiàn)在某一頻率處會產(chǎn)生尖峰突變， 根據(jù)不同的線路拓撲結(jié)構(gòu)，該頻率在100(Γ5000Ηζ之間。這一突變中蘊含了高阻接地的故 障信息，頻率最高的這一諧波可稱為高阻故障特征諧波，通過對該特征諧波進行分析，驗證 是否滿足故障判據(jù)，以此進行故障的辨識。
[0008] 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，單相高阻接地故障特征諧波的提 取需要利用裝設(shè)的在線采集裝置，對采集到的零序電壓進行實時的FFT頻譜分析，提取出 高阻故障特征諧波的頻率、幅值以及直流分量的大小。
[0009] 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，針對高阻故障特征諧波頻譜分 析，發(fā)生高阻接地故障的判據(jù)是頻率為100(Γ5000Ηζ之間、幅值達基波幅值59Γ7%。
[0010] 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法可以根據(jù)高阻故障特征諧波的幅 值和頻譜的形態(tài)，進行不同的接地電阻阻值的估算。在確定了線路拓撲結(jié)構(gòu)獲得線路參數(shù) 后，可以確定線路故障特征諧波幅值隨故障電阻變化規(guī)律曲線。當(dāng)線路發(fā)生故障，判別出是 高阻接地故障后，可以以此曲線作為為參考值對線路的故障電阻進行估算。
[0011] 所述的配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，可以根據(jù)高阻故障特征諧波的幅 值和頻譜的形態(tài)，進行故障相角和零序電壓瞬時值的估算。在確定了線路拓撲結(jié)構(gòu)獲得線 路參數(shù)后，可以確定線路故障特征諧波形態(tài)隨故障相角變化規(guī)律曲線。當(dāng)辨識出線路發(fā)生 單相高阻接地故障確定故障后，可以以此曲線作為為參考值對線路的故障相角和電壓瞬時 值進行估算。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的有益效果是： 1)所依照的理論成熟，技術(shù)可靠性高，辨識分析效果穩(wěn)定，克服了用于辨識的信號特征 不明顯的弱點。
[0013] 2)用于實現(xiàn)辨識功能的測量儀器設(shè)備技術(shù)成熟，克服了在實際生產(chǎn)運行過程中難 以實現(xiàn)的缺點。
[0014] 3)可以在實時監(jiān)測的基礎(chǔ)上對故障發(fā)生頻率進行統(tǒng)計分析，為線路維護工作提供 可靠的數(shù)據(jù)支持和指導(dǎo)性意見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明故障阻值為500 Ω高阻故障特征諧波頻譜的仿真圖型。
[0016] 圖2是本發(fā)明關(guān)于特征諧波幅值隨故障電阻變化規(guī)律仿真圖型。

【具體實施方式】
[0017] -種配電線路高阻接地故障的在線檢測方法【具體實施方式】為： 1)根據(jù)線路拓撲結(jié)構(gòu)確定故障特征諧波頻率。
[0018] 2)對變壓器二次側(cè)饋線的零序電壓進行在線監(jiān)測，獲得一個周波的采樣值f (η)， n=l，2......N，N為整數(shù)，取值在120?240。
[0019] 3)通過對采樣值序列進行FFT分析，以工頻電壓為基波得出分析頻譜。
[0020] 4)驗證是否發(fā)生了頻率fN : 100(Γ5000Ηζ的特征諧波幅值達基波幅值59Γ7%的尖 峰突變特征。如果符合高阻接地故障此判別條件，則認(rèn)定為高阻接地故障。
[0021] 5)根據(jù)故障線路測得的特征諧波幅值和線路拓撲結(jié)構(gòu)得到的諧波幅值隨故障電 阻變化規(guī)律估算故障電阻阻值。
[0022] 6)根據(jù)故障線路測得的特征諧波頻譜形態(tài)和線路拓撲結(jié)構(gòu)得到的諧波幅值隨故 障電阻變化規(guī)律估算故障相角和電壓瞬時值。
[0023] 每0· 02秒重復(fù)一次以上步驟。
[0024] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施實例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種配電線路高阻接地故障的在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)根據(jù)線路拓撲結(jié)構(gòu)確定故障特征諧波頻率； 2 )對變壓器二次側(cè)饋線的零序電壓進行在線監(jiān)測，獲得一個周波的采樣值F (η)，n=l， 2......N，N為整數(shù)，取值在120?240 ; 3) 通過對采樣值序列的FFT分析，以工頻電壓為基波得出分析頻譜； 4) 驗證是否發(fā)生了頻率fN :100(Γ5000ΗΖ的特征諧波幅值高于基波幅值5%的尖峰突變 特征，如果符合此高阻接地故障判別條件，則認(rèn)定為高阻接地故障； 5) 每0. 02秒重復(fù)一次步驟（1Γ(4)，得到每個周波是否發(fā)生高阻接地故障的結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，故障發(fā)生時，故障線路零序電壓波形諧波頻譜 中會產(chǎn)生尖峰突變，該突變中蘊含了高阻接地的故障信息，可稱為高阻故障特征諧波，通過 對該特征諧波的分析進行故障的辨識。
3. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，利用裝設(shè)的在線采集裝置，對采集到的零序電 壓進行實時FFT頻譜分析，提取出高阻故障特征諧波的頻率、幅值以及直流分量的大小。
4. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，針對高阻故障特征諧波的分析，發(fā)生高阻接地 故障的判據(jù)是頻率為1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間、幅值達基波幅值59Γ7%。
5. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，根據(jù)高阻故障特征諧波的幅值和頻譜的形態(tài)， 可以進行不同的接地電阻阻值的估算。
6. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，根據(jù)高阻故障特征諧波的幅值和頻譜的形態(tài)， 可以進行故障相角和零序電壓瞬時值的估算。
【文檔編號】G01R31/08GK104090211SQ201410338248
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】周封, 劉健, 王丙全, 王晨光, 郝婷, 崔博聞, 朱瑞, 李偉力, 胡海濤, 劉小可 申請人:哈爾濱理工大學(xué), 周封