本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)單相接地故障檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法。
背景技術(shù):
我國低壓配電網(wǎng)有相當(dāng)大部分采用中性點(diǎn)不接地方式,這類電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障后,由于不產(chǎn)生短路電流,且線電壓是對(duì)稱的,仍可向負(fù)荷正常供電,不必立即切除發(fā)生單相接地的供電線路,按規(guī)程要求允許繼續(xù)運(yùn)行1~2小時(shí)。但發(fā)生單相接地后非故障相的對(duì)地電壓升高為線電壓,對(duì)系統(tǒng)絕緣帶來隱患和威脅,如不及時(shí)處理可能造成絕緣薄弱擊穿,發(fā)展成為兩相或三相短路故障,因此需要快速選出接地線路,找到接地點(diǎn)并排除故障,保障電網(wǎng)安全和減少人身傷害。
發(fā)生單相接地故障后,各正常線路電容電流從母線流向線路,并從接地點(diǎn)流經(jīng)接地線路流回母線,理論上,接地線路零序電流等于所有線路電容電流之和,幅值最大,且相位相反。根據(jù)這一特征,人們研制了各種選線裝置,選線準(zhǔn)確率和可靠性近年來不斷得到提升。
在實(shí)際運(yùn)行中,發(fā)生單相接地后,先由選線裝置選出接地線路,并通知相關(guān)運(yùn)行人員進(jìn)行倒負(fù)荷和排查,在這期間有可能會(huì)發(fā)生其它平行線路異名相或同名相兩點(diǎn)接地。如果是異名相接地,則構(gòu)成大電流短路故障,由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘;但如果發(fā)生另一條平行線路同名相接地,構(gòu)成同名相兩點(diǎn)相繼接地,目前選線裝置沒有辦法檢測第二條接地線路。如果發(fā)生此類故障,只能采取人工拉路方式排查,時(shí)間長,效率低,影響居民和工廠用電,并且故障期間容易造成設(shè)備絕緣擊穿損壞和人員觸電傷亡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
研究發(fā)現(xiàn),配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生線路一點(diǎn)接地后,在繼續(xù)運(yùn)行期間其它線路若發(fā)生同名相另一點(diǎn)接地,系統(tǒng)電氣量特征會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化,表現(xiàn)為:電容電流從正常線路母線流經(jīng)線路流入大地,從兩個(gè)接地點(diǎn)流經(jīng)接地線路流向母線,電氣量滿足基爾霍夫定律,即流入等于流出。根據(jù)這一特征,本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法,具體技術(shù)方案如下:
一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法:包括以下步驟:
(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集:采集母線零序電壓和各條線路零序電流;
(2)故障啟動(dòng)判別:實(shí)時(shí)檢測零序電壓突變量或者零序電壓,故障啟動(dòng)的判據(jù)為:檢測零序電壓突變量是否達(dá)到了零序電壓突變量定值門檻或者檢測零序電壓幅值是否達(dá)到了零序電壓幅值定值門檻,若檢測到的零序電壓突變量達(dá)到了零序電壓突變量定值門檻,或檢測到的零序電壓幅值達(dá)到了零序電壓幅值定值門檻,則判定有接地故障發(fā)生;即:
①零序電壓突變量啟動(dòng)判據(jù):
δu(k)=[u(k)-u(k-n)]-[u(k-n)-u(k-2n)];(1)
δu(k)>uset;(2)
其中,k為采樣點(diǎn)編號(hào),n為每周波采樣點(diǎn)數(shù),δu(k)為零序電壓突變量,u(k)為采樣點(diǎn)k的電壓幅值,u(k-n)為第k-n點(diǎn)時(shí)的電壓瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)u(k)的1周波前的電壓瞬時(shí)值,u(k-2n)為第k-2n點(diǎn)時(shí)的電壓瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)u(k)的2周波前的電壓瞬時(shí)值,uset為零序電壓突變量定值門檻;
②零序電壓幅值啟動(dòng)判據(jù):
u0>uset;(3)
其中,u0為零序電壓幅值,uset為零序電壓幅值定值門檻;
(3)特征分量提?。涸跀?shù)據(jù)窗范圍內(nèi)比較步驟(1)中各條線路零序電流采樣值,找到各條線路零序電流采樣值中的最大值并記錄其發(fā)生時(shí)刻t,并以t時(shí)刻為中心取一周波數(shù)據(jù),計(jì)算各條線路零序電流基頻分量及暫態(tài)高頻分量,記零序電流幅值為val(i)(j),相位為phas(i)(j),其中i表示線路編號(hào),i=1,2,...,n;j表示頻率次數(shù);比較各條線路零序電流幅值val(i)(j),找到其中的最大值max{val(i)(j)},對(duì)應(yīng)的j值即為特征頻率fs,各條線路的零序電流在特征頻率fs下的幅值即為特征分量,記特征分量幅值為val(i)(fs),特征分量相位值為phas(i)(fs);
(4)特征分量分析處理:將各條線路的特征分量幅值val(i)(fs)按從大到小排序,并以首線路l1特征分量的相位值phas(1)(fs)為參考,計(jì)算其它各條線路的特征分量的相位與首線路l1的的特征分量的相位的相位差,記為ph(i),即ph(i)=phas(i)(fs)-phas(1)(fs);(4)
若
(5)單點(diǎn)接地判別:在步驟(4)中所得的f(i)中,如果有且僅有一條線路的f(i)值與其它線路不同,記該條線路為lx,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)滿足
則判定線路lx為接地線路,本次故障為單點(diǎn)接地故障;
上式中m為整定值,i=1,2,...,n;
(6)兩點(diǎn)接地判別:在步驟(4)中所得的f(i)中,如果有且僅有2條線路的f(i)值與其它線路不同,記該兩條線路分別為lx、ly,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)、val(y)(fs)滿足
則判定線路lx和線路ly為接地線路,本次故障為同相兩點(diǎn)接地故障;
上式中m為整定值,i=1,2,...,n;
(7)如果步驟(5)、步驟(6)均不滿足條件,則從步驟(3)開始重復(fù)計(jì)算。
進(jìn)一步,步驟(1)中的實(shí)時(shí)采樣速率不低于25.6khz。
進(jìn)一步,步驟(2)中只要滿足零序電壓突變量啟動(dòng)和零序電壓幅值啟動(dòng)中任意一個(gè)啟動(dòng)條件,就判定配電網(wǎng)發(fā)生了單相接地故障,并記錄下故障啟動(dòng)點(diǎn)。
進(jìn)一步,步驟(3)中特征分量提取所用的數(shù)據(jù)窗選擇方法是步驟(1)中各條線路零序電流采樣值中的最大值所發(fā)生的對(duì)應(yīng)時(shí)刻t為中心取一周波數(shù)據(jù);特征頻率選擇方法是對(duì)該數(shù)據(jù)窗進(jìn)行傅里葉計(jì)算,得到該條線路每個(gè)頻率點(diǎn)的零序電流幅值val(i)(j)和相位phas(i)(j);找到零序電流的最大幅值max{val(i)(j)},其對(duì)應(yīng)的頻率j即為特征頻率fs。。
進(jìn)一步,步驟(3)中j的取值為j=1,2,...,60。
進(jìn)一步,步驟(5)或者步驟(6)中m的取值范圍為0.7~0.9。
本發(fā)明提出的一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法,針對(duì)單相接地期間發(fā)生其它線路第二點(diǎn)接地的情況提出了有效的解決方案,解決了傳統(tǒng)的選線裝置只能進(jìn)行單點(diǎn)接地選線的問題,有助于幫助運(yùn)維人員快速排除單相相繼接地故障,有利于提高工作效率,減少停電范圍,保障配電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行,降低人身傷亡。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法流程示意圖;
圖2是本發(fā)明一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法具體流程圖
圖3是本發(fā)明中單點(diǎn)接地故障示意圖;
圖4是本發(fā)明中兩點(diǎn)接地故障示意圖。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1及圖2所示,本發(fā)明一種配電網(wǎng)線路同名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法包括以下步驟:
(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集:采集母線零序電壓和各條線路零序電流;實(shí)時(shí)采樣速率不低于25.6khz,以保證不失真地捕捉接地瞬間零序電流暫態(tài)信號(hào);
(2)故障啟動(dòng)判別:實(shí)時(shí)檢測零序電壓突變量或者零序電壓,故障啟動(dòng)的判據(jù)為:檢測零序電壓突變量是否達(dá)到了零序電壓突變量定值門檻或者檢測零序電壓幅值是否達(dá)到了零序電壓幅值定值門檻,若檢測到的零序電壓突變量達(dá)到了零序電壓突變量定值門檻,或檢測到的零序電壓幅值達(dá)到了零序電壓幅值定值門檻,則判定有接地故障發(fā)生;即:
①零序電壓突變量啟動(dòng)判據(jù):
δu(k)=[u(k)-u(k-n)]-[u(k-n)-u(k-2n)];(1)
δu(k)>uset;(2)
其中,k為采樣點(diǎn)編號(hào),n為每周波采樣點(diǎn)數(shù),δu(k)為零序電壓突變量,u(k)為采樣點(diǎn)k的電壓幅值,u(k-n)為第k-n點(diǎn)時(shí)的電壓瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)u(k)的1周波前的電壓瞬時(shí)值,u(k-2n)為第k-2n點(diǎn)時(shí)的電壓瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)u(k)的2周波前的電壓瞬時(shí)值,uset為零序電壓突變量定值門檻;
②零序電壓幅值啟動(dòng)判據(jù):
u0>uset;(3)
其中,u0為零序電壓幅值,uset為零序電壓幅值定值門檻;
只要滿足公式(2)零序電壓突變量啟動(dòng)和公式(3)零序電壓幅值啟動(dòng)中任意一個(gè)啟動(dòng)條件,就判定配電網(wǎng)發(fā)生了單相接地故障,并記錄下故障啟動(dòng)點(diǎn);
(3)特征分量提?。涸跀?shù)據(jù)窗范圍內(nèi)比較步驟(1)中各條線路零序電流采樣值,找到各條線路零序電流采樣值中的最大值并記錄其發(fā)生時(shí)刻t,并以t時(shí)刻為中心取一周波數(shù)據(jù),計(jì)算各條線路零序電流基頻分量及暫態(tài)高頻分量,記零序電流幅值為val(i)(j),相位為phas(i)(j),其中i表示線路號(hào),i=1,2,...,n;j表示頻率次數(shù),j的取值為j=1,2,...,60(60以內(nèi)高頻可滿足要求);比較各條線路零序電流幅值val(i)(j),找到其中的最大值max{val(i)(j)},對(duì)應(yīng)的j值即為特征頻率fs,各條線路的零序電流在特征頻率fs下的幅值即為特征分量,記特征分量幅值為val(i)(fs),特征分量相位值為phas(i)(fs);
特征分量提取所用的數(shù)據(jù)窗選擇方法是步驟(1)中各條線路零序電流采樣值中的最大值所發(fā)生的對(duì)應(yīng)時(shí)刻t為中心取一周波數(shù)據(jù);特征頻率選擇方法是對(duì)該數(shù)據(jù)窗進(jìn)行傅里葉計(jì)算,得到該條線路每個(gè)頻率點(diǎn)的零序電流幅值val(i)(j)和相位phas(i)(j);找到零序電流的最大幅值max{val(i)(j)},其對(duì)應(yīng)的頻率j即為特征頻率fs;
(4)特征分量分析處理:將各條線路的特征分量幅值val(i)(fs)按從大到小排序,并以首線路l1特征分量的相位值phas(1)(fs)為參考,計(jì)算其它各條線路的特征分量的相位與首線路l1的的特征分量的相位的相位差,記為ph(i),即ph(i)=phas(i)(fs)-phas(1)(fs);(4)
若
(5)單點(diǎn)接地判別:在步驟(4)中所得的f(i)中,如果有且僅有一條線路的f(i)值與其它線路不同,記該條線路為lx,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)滿足
則判定線路lx為接地線路,本次故障為單點(diǎn)接地故障;
上式中m為整定值,m的取值范圍為0.7~0.9,i=1,2,...,n;
(6)兩點(diǎn)接地判別:在步驟(4)中所得的f(i)中,如果有且僅有2條線路的f(i)值與其它線路不同,記該兩條線路分別為lx、ly,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)、val(y)(fs)滿足
則判定線路lx和線路ly為接地線路,本次故障為同相兩點(diǎn)接地故障;
上式中m為整定值,m的取值范圍為0.7~0.9,i=1,2,...,n;
(7)如果步驟(5)、步驟(6)均不滿足條件,則從步驟(3)開始重復(fù)計(jì)算。
圖3為單點(diǎn)接地故障示意圖。其中d1為接地點(diǎn),位于線路4的a相。發(fā)生單接地故障后,正常線路零序電流從母線流經(jīng)線路流入大地,并從接地點(diǎn)d1流入接地線路。接地點(diǎn)d1的零序電流等于其它線路零序電流之和。
圖4為兩點(diǎn)接地故障示意圖。其中d1、d2為接地點(diǎn),位于線路4和線路n的a相。發(fā)生單相接地故障后,正常線路零序電流從母線流經(jīng)線路流入大地,并從接地點(diǎn)d1、d2流入接地線路。d1、d2點(diǎn)流入的零序電流之和等于其它線路零序電流之和。
本發(fā)明不局限于以上所述的具體實(shí)施方式,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已,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、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。