專利名稱：非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非有效接地系統(tǒng)故障類型選線方法，特別是一種非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法。
背景技術(shù)：
目前，我國6 35kV中低壓配電網(wǎng)的中性點廣泛采用不接地與經(jīng)消弧線圈接地(也稱諧振接地)這兩種非有效接地方式，稱為非有效接地系統(tǒng)[1]。非有效接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，不形成短路回路，系統(tǒng)中只產(chǎn)生很小的零序電流，三相之間的線電壓基本保持不變，不影響對負(fù)載的供電，故不必立即跳閘。我國電力規(guī)程規(guī)定非有效接地系統(tǒng)可帶單相接地故障繼續(xù)運行I 2h[4]，從而避免供電突然中斷對用戶的影響，故隨著用戶對供電可靠性要求的日益提高，非有效接地方式的應(yīng)用日益廣泛。盡管非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時不影響電網(wǎng)的正常運行，但單相接地故障將使得非故障相對地電壓升高，長時間帶故障運行易破壞系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)處的絕緣，從而引發(fā)兩相短路，甚至三相短路，若發(fā)生弧光接地還可能引起全系統(tǒng)的過電壓，威脅系統(tǒng)的安全運行。因此，在發(fā)生單相接地故障后，需盡快準(zhǔn)確的選出故障線路，并及時采取措施加以處理。為查找故障線路，傳統(tǒng)方法是通過人工逐條線路拉閘來判斷故障線路，當(dāng)故障線路被斷開時，接地故障指示將消失，從而也就確定了故障線路。該方法不僅需耗費大量的時間和人力，且需短時中斷非故障線路的供電，降低了供電的可靠性，給社會造成不必要的經(jīng)濟損失。此外，人工拉路法選線過程中開關(guān)的斷開和閉合不僅會對電網(wǎng)造成沖擊，且易產(chǎn)生操作過電壓和諧振過電壓，頻繁的開關(guān)操作更將不可避免的減少開關(guān)使用壽命，大大增加需遠(yuǎn)方遙控操作的無人值班變電站設(shè)備的負(fù)擔(dān)。因此，為提高故障選線的自動化水平，國內(nèi)外眾多學(xué)者針對選線問題，提出了多種選線方法，并依據(jù)不同選線理論先后推出了幾代選線裝置，但實際應(yīng)用效果并不理想[5_6]，以至部分現(xiàn)場人員放棄使用選線裝置，依舊采用傳統(tǒng)的人工拉路法來查找故障線路。在諧振接地系統(tǒng)中，接地故障原因多樣，暫態(tài)過程復(fù)雜，且由于消弧線圈的補償作用，暫態(tài)故障電流微弱甚至小于穩(wěn)態(tài)故障電流，這些原因都造成了諧振接地系統(tǒng)的選線困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種可提高非有效接地系統(tǒng)故障選線準(zhǔn)確性及容錯能力的非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法。一種非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法，其方法如下(1)⑴監(jiān)測母線零序電壓波形，當(dāng)母線零序電壓瞬時值超過O. 15仏時，其中仏為母線額定電壓，啟動故障選線裝置并記錄故障發(fā)生后母線零序電壓及各條出線暫態(tài)零序電流一個周波的波形，采樣頻率設(shè)為1OkHz ；(2)確定選定頻帶的范圍在非有效接地系統(tǒng)中，阻抗角由負(fù)變?yōu)檎倪^程表示發(fā)生串聯(lián)諧振，由正變到負(fù)的過程表示發(fā)生并聯(lián)諧振，中性點不接地系統(tǒng)中，所有健全線路中首次發(fā)生串聯(lián)諧振的頻率最小值記為fm，則中性點不接地系統(tǒng)的選定頻帶為
，諧振接地系統(tǒng)中最長健全線路首次發(fā)生并聯(lián)諧振的頻率記為fBM，所有健全線路中首次發(fā)生串聯(lián)諧振的最小頻率記為fM，則諧振接地系統(tǒng)的選定頻帶為[fBM，fM]，非有效接地系統(tǒng)在選定頻帶沮圍內(nèi)線路發(fā)生單相接地故障時，故障線路和健全線路暫態(tài)零序電流極性相反，故障線路零序電流由線路流向母線，健全線路零序電流由母線流向線路，故障線路零序電流幅值等于所有健全線路幅值之和；當(dāng)母線發(fā)生單相接地故障時，所有線路零序電流都由母線流向線路，極性相同；(3)利用小波包對線路零序電流進(jìn)行分解重構(gòu)對線路零序電流進(jìn)行分解重構(gòu)，選 出零序電流包絡(luò)線面積最大的三條以上的線路為故障備選線路；(4)確定故障類型低頻分量與高頻分量的比例因子r反映線路暫態(tài)零序電流的主要成分，若有某條線路r〈l，即在相電壓過峰值附近發(fā)生小電阻接地故障，此時不論其余線路的r是否小于1，均認(rèn)為系統(tǒng)零序電流的主要成分是高頻分量，當(dāng)所有線路均有r ^ I時，認(rèn)為系統(tǒng)零序電流的主要成分為低頻分量，暫態(tài)因子h反映過渡電阻大小，借鑒電壓驟降的定義，當(dāng)h〈0. 9時，表示經(jīng)大電阻接地故障，當(dāng)h > O. 9時，表示相電壓過零點附近的小電阻接地故障；(5)根據(jù)接地故障類型計算幅值比較判據(jù)一和極性比較判據(jù)二，在兩判據(jù)結(jié)果不一致時引入第三判據(jù)，選出故障線路，在非有效接地系統(tǒng)中，線路的特征頻帶定為本線路能量最大的頻帶，系統(tǒng)的特征頻帶定為系統(tǒng)中所包含的各線路的特征頻帶中能量最大的線路的特征頻帶為系統(tǒng)的特征頻帶；(5.1)中性點不接地系統(tǒng)故障選線判據(jù)中只采用低頻分量與高頻分量的比例因子r對故障類型進(jìn)行分類，其故障判據(jù)如下第一判據(jù)為幅值比較，等效于能量比較，逐條計算出三條備選線路各自的能量，再檢測其中能量最大線路的能量是否大于其余兩條線路能量之和，若大于，則該判據(jù)選擇能量最大線路為故障線路，否則判斷為母線故障；第二判據(jù)為極性比較，選取第一判據(jù)中能量最大線路為參考線路，將參考線路與其余兩條線路在特征頻帶內(nèi)的小波重構(gòu)信號進(jìn)行極性比較，極性比較公式如下
權(quán)利要求
1.一種非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法，其方法如下，其特征在于(1)監(jiān)測母線零序電壓波形，當(dāng)母線零序電壓瞬時值超過O. 15仏時，其中仏為母線額定電壓，啟動故障選線裝置并記錄故障發(fā)生后母線零序電壓及各條出線暫態(tài)零序電流一個周波的波形，采樣頻率設(shè)為IOkHz ； (2)確定選定頻帶的范圍在非有效接地系統(tǒng)中，阻抗角由負(fù)變?yōu)檎倪^程表示發(fā)生串聯(lián)諧振，由正變到負(fù)的過程表示發(fā)生并聯(lián)諧振， 中性點不接地系統(tǒng)中，所有健全線路中首次發(fā)生串聯(lián)諧振的頻率最小值記為fm，則中性點不接地系統(tǒng)的選定頻帶為
， 非有效接地系統(tǒng)在選定頻帶范圍內(nèi)線路發(fā)生單相接地故障時，故障線路和健全線路暫態(tài)零序電流極性相反，故障線路零序電流由線路流向母線，健全線路零序電流由母線流向線路，故障線路零序電流幅值等于所有健全線路幅值之和；當(dāng)母線發(fā)生單相接地故障時，所有線路零序電流都由母線流向線路，極性相同； (3)利用小波包對線路零序電流進(jìn)行分解重構(gòu)對線路零序電流進(jìn)行分解重構(gòu)，選出零序電流包絡(luò)線面積最大的三條以上的線路為故障備選線路； (4)確定故障類型低頻分量與高頻分量的比例因子r反映線路暫態(tài)零序電流的主要成分，若有某條線路r〈l，即在相電壓過峰值附近發(fā)生小電阻接地故障，此時不論其余線路的r是否小于I，均認(rèn)為系統(tǒng)零序電流的主要成分是高頻分量，當(dāng)所有線路均有r > I時，認(rèn)為系統(tǒng)零序電流的主要成分為低頻分量，暫態(tài)因子h反映過渡電阻大小，借鑒電壓驟降的定義，當(dāng)h〈0. 9時，表示經(jīng)大電阻接地故障，當(dāng)h彡O. 9時，表示相電壓過零點附近的小電阻接地故障； (5)根據(jù)接地故障類型計算幅值比較判據(jù)一和極性比較判據(jù)二，在兩判據(jù)結(jié)果不一致時引入第三判據(jù)，選出故障線路，在非有效接地系統(tǒng)中，線路的特征頻帶定為本線路能量最大的頻帶，系統(tǒng)的特征頻帶定為系統(tǒng)中所包含的各線路的特征頻帶中能量最大的線路的特征頻帶為系統(tǒng)的特征頻帶； (5.1)中性點不接地系統(tǒng)故障選線判據(jù)中只采用低頻分量與高頻分量的比例因子r對故障類型進(jìn)行分類，其故障判據(jù)如下 第一判據(jù)為幅值比較，等效于能量比較，逐條計算出三條備選線路各自的能量，再檢測其中能量最大線路的能量是否大于其余兩條線路能量之和，若大于，則該判據(jù)選擇能量最大線路為故障線路，否則判斷為母線故障； 第二判據(jù)為極性比較，選取第一判據(jù)中能量最大線路為參考線路，將參考線路與其余兩條線路在特征頻帶內(nèi)的小波重構(gòu)信號進(jìn)行極性比較，極性比較公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法，其特征在于選定頻帶的具體確定為 架空線路、電纜線路輸入阻抗為， (ω) = Zccoth(^)=卜coth(l^-OfLokCok)V J^cOA- V'抓為線路特征亂為線路傳播系數(shù);ω為角頻率， 對于母線出線處為電纜，后轉(zhuǎn)架空線路的電纜-架空混聯(lián)線路，線路輸入阻抗為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法，其特征在于比例因子r的具體表達(dá)式為，低頻分量與高頻分量的比例因子r反映線路暫態(tài)零序電流的主要成分，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非有效接地系統(tǒng)故障類型自適應(yīng)接地選線方法，其特征在于暫態(tài)因子h的表達(dá)式為暫態(tài)因子h反映過渡電阻大小，依據(jù)大電阻接地故障時的零序電壓特征設(shè)計為
全文摘要
本發(fā)明為一種利用小波包分頻特性的非有效接地系統(tǒng)暫態(tài)特征自適應(yīng)接地選線算法。其步驟為(1)監(jiān)測母線零序電壓波形，當(dāng)母線零序電壓瞬時值超過整定值時，啟動故障選線裝置并錄波，獲取各線路的暫態(tài)零序電流。(2)根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和線路參數(shù)，計算系統(tǒng)的選定頻帶。(3)運用小波包對線路零序電流進(jìn)行分解、重構(gòu)，選出零序電流包絡(luò)線面積最大的三條線路為故障備選線路。(4)計算比例因子r及暫態(tài)因子h，判斷接地故障發(fā)生類型。(5)根據(jù)接地故障類型計算幅值比較判據(jù)一和極性比較判據(jù)二，在兩判據(jù)結(jié)果不一致時引入第三判據(jù)，選出接地線路。本發(fā)明選線準(zhǔn)確，可提高配電網(wǎng)接地選線的可靠性。
文檔編號G01R31/08GK103018627SQ20121042254
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者郭謀發(fā), 蔡奕龍, 鄭海濱, 許建昆, 黃文元, 蔡國陽, 佘永紅, 潘順發(fā) 申請人:福建省電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 福建省石獅電力有限責(zé)任公司, 福州大學(xué)