配電線路高阻接地故障特征諧波的辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高阻接地故障特征諧波同其它工況下產(chǎn)生的諧波的區(qū)分和辨識方法，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)和控制領(lǐng)域。線路運(yùn)行過程中，其他故障類型如：三相接地短路、兩相接地短路、兩相相間短路以及負(fù)載投切時產(chǎn)生的諧波對高阻故障甄別有干擾性。本方法對線路的零序電壓的高次諧波做實時采集，用FFT方法得到諧波頻譜，根據(jù)其特征諧波不同頻點(diǎn)及幅值在辨識過程中加以區(qū)分。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(jìn)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、有效同其它正常工況及其他故障類型加以區(qū)分，更加清晰地辨識出高阻故障而不受其他干擾影響。
【專利說明】配電線路高阻接地故障特征諧波的辨識方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護(hù)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，本身不具有太嚴(yán)重的危害，但是容易引 發(fā)更加嚴(yán)重的事故。對從現(xiàn)場故障錄波分析中發(fā)現(xiàn)，在相間故障中，相當(dāng)一部分是由單相接 地故障發(fā)展而來。對于此類故障，常規(guī)保護(hù)不起作用，短路電流小，難以辨識和定位，導(dǎo)致故 障初期很難被發(fā)現(xiàn)。在利用故障線路的零序電壓電流信號中的諧波作為判據(jù)時會導(dǎo)致進(jìn)行 故障的區(qū)分和辨識時往往會受到線路其他類型故障和一些特殊情況產(chǎn)生諧波的影響。合理 有效的使單相高阻接地故障產(chǎn)生的諧波同其他情況產(chǎn)生的諧波加以區(qū)分對于配電網(wǎng)單相 高阻接地故障的辨識意義重大。
[0003] 利用準(zhǔn)確的的判據(jù)進(jìn)行配電網(wǎng)高阻接地故障的在線辨識和監(jiān)測時可以實現(xiàn)配電 網(wǎng)單相接地故障及時發(fā)現(xiàn)、及時預(yù)警、及時定位、及時處理的目的，不至于發(fā)展成為嚴(yán)重故 障，從而消除故障隱患。合理準(zhǔn)確的判據(jù)又決定著裝置的準(zhǔn)確動作，可以減少誤動和拒動從 而實現(xiàn)在線辨識和監(jiān)測裝置的靈敏性和可靠性。
[0004] 但是電網(wǎng)工作時存在著各種擾動，特別是在靠近負(fù)荷端的配電網(wǎng)，負(fù)荷的投切、突 然啟停都會在零序信號中產(chǎn)生很多諧波成分。此外，常規(guī)的故障發(fā)生和保護(hù)動作同樣會產(chǎn) 生很高的諧波分量，能否有效的區(qū)分此類的擾動諧波和高阻接地故障特征諧波直接影響著 保護(hù)判斷的準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 由于目前應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)單相高阻接地故障的檢測方法需要利用諧波頻率和 幅值來進(jìn)行特征諧波的辨別，與線路上其他故障類型以及投切負(fù)載所產(chǎn)生的諧波需要區(qū) 另IJ，以提高故障辨識的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的目的是提供了一種輸電線路高阻接地故障特征諧 波的辨識方法，根據(jù)線路其他故障類型、投切負(fù)載產(chǎn)生諧波的頻率、幅值以及有無直流分量 區(qū)分高阻接地故障的特征諧波。
[0006] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 所述的配電線路高阻故障特征諧波的辨識方法，其特征在于，包括以下步驟。
[0007] 1)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定配電線路單相高阻接地故障發(fā)生時的故障特征諧波頻 率、幅值，確定為諧波頻率（1〇〇(Γ5000Ηζ之間某具體數(shù)值)、幅值(基波幅值的59Γ9%的具體 幅值）并且無直流分量。
[0008] 2)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生投切負(fù)載時，線路零序電壓中產(chǎn)生的高 次諧波特征，即諧波頻率多為2飛倍頻，并且有很高的直流分量，可以以此作為與單相高阻 接地故障頻率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間，幅值為基波幅值的59Γ9%，并且不含有直流分量的特征 諧波的區(qū)分。
[0009] 3)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生三相接地故障時，線路零序電壓中產(chǎn)生 的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在6000Hz以上，諧波幅值為基波幅值的0. 29Γ1. 2% 之間?？梢砸源俗鳛榕c單相高阻接地故障頻率在100(Γ5000Ηζ之間，幅值為基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。
[0010] 4)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生兩相相間短路故障時，線路零序電壓中 產(chǎn)生的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在2000Hz，諧波幅值為基波幅值的0. 6%以下。 可以以此作為與單相高阻接地故障頻率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間，幅值為基波幅值的59Γ9%，并 且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。
[0011] 5)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生兩相接地短路故障時，線路零序電壓中 產(chǎn)生的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在4000Hz，諧波幅值在509Γ450%的基波幅值 之間?？梢砸源俗鳛榕c單相高阻接地故障頻率在100(Γ5000Ηζ之間，幅值為基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。
[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，區(qū)分度明顯，各個情況諧波在頻率、幅值和直流分量含量方面特 點(diǎn)突出； 2) 辨識方法簡單，相應(yīng)的用于實現(xiàn)辨識功能的邏輯電路結(jié)構(gòu)簡單、測量儀器設(shè)備技術(shù) 成熟，克服了在實際生產(chǎn)運(yùn)行過程中難以實現(xiàn)的缺點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明配電網(wǎng)投切負(fù)載時零序電壓頻譜的圖形。
[0014] 圖2是本發(fā)明配電網(wǎng)發(fā)生三相接地短路故障零序電壓頻譜的圖形。
[0015] 圖3是本發(fā)明配電網(wǎng)發(fā)生兩相相間短路故障零序電壓頻譜的圖形。
[0016] 圖4是本發(fā)明配電網(wǎng)發(fā)生兩相接地短路故障零序電壓頻譜的圖形。

【具體實施方式】
[0017] 一種輸電線路高阻接地故障特征諧波的辨識方法【具體實施方式】為： 1)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定配電線路單相高阻接地故障發(fā)生時的故障特征諧波頻率、 幅值，確定為諧波頻率（100(Γ5000Ηζ之間某具體數(shù)值)、幅值(基波幅值的59Γ9%的具體幅 值)并且無直流分量。每個周波進(jìn)行一次檢測分析，符合上述特征并且無以下敘述特征的可 認(rèn)定為高阻接地故障的特征諧波，可以此進(jìn)行高阻接地故障的判定。
[0018] 2)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生投切負(fù)載時，線路零序電壓中產(chǎn)生的高 次諧波特征，即諧波頻率多為2飛倍頻，并且有很高的直流分量，可以以此作為與單相高阻 接地故障頻率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間，幅值為基波幅值的59Γ9%，并且不含有直流分量的特征 諧波的區(qū)分。每個周波進(jìn)行一次檢測分析，如果線路中諧波頻譜成分符合本特征所述，如圖 1，則認(rèn)定為線路負(fù)載的投切，不作為高阻接地故障的判據(jù)進(jìn)行高阻接地故障的判斷及阻值 計算。
[0019] 3)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生三相接地故障時，線路零序電壓中產(chǎn)生 的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在6000Hz以上，諧波幅值為基波幅值的0. 29Γ1. 2% 之間?？梢砸源俗鳛榕c單相高阻接地故障頻率在100(Γ5000Ηζ之間，幅值為基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。每個周波進(jìn)行一次檢測分析，如果線路中 諧波頻譜成分符合本特征所述，如圖2,則認(rèn)定為線路三相接地故障，不作為高阻接地故障 的判據(jù)進(jìn)行高阻接地故障的判斷及阻值計算。
[0020] 4)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生兩相相間短路故障時，線路零序電壓中 產(chǎn)生的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在2000Hz，諧波幅值為基波幅值的0. 6%以下。 可以以此作為與單相高阻接地故障頻率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間，幅值為基波幅值的59Γ9%，并 且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。每個周波進(jìn)行一次檢測分析，如果線路中諧波頻譜 成分如圖符合本特征所述，如圖3,則認(rèn)定為線路兩相相間短路故障，不作為高阻接地故障 的判據(jù)進(jìn)行高阻接地故障的判斷及阻值計算。
[0021] 5)根據(jù)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定上述線路發(fā)生兩相接地短路故障時，線路零序電壓中 產(chǎn)生的高次諧波特征，即諧波頻率主要集中在4000Hz，諧波幅值在509Γ450%的基波幅值 之間?？梢砸源俗鳛榕c單相高阻接地故障頻率在100(Γ5000Ηζ之間，幅值為基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征諧波的區(qū)分。每個周波進(jìn)行一次檢測分析，如果線路中 諧波頻譜成分如圖符合本特征所述，如圖4,則認(rèn)定為線路兩相接地短路故障，不作為高阻 接地故障的判據(jù)進(jìn)行高阻接地故障的判斷及阻值計算。
[0022] 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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種配電線路高阻接地故障特征諧波的辨識方法，其特征在于，配電網(wǎng)線路發(fā)生單 相高阻接地故障時產(chǎn)生的特征諧波和線路其他瞬態(tài)過程發(fā)生時產(chǎn)生的諧波有干擾，利用高 阻接地故障特征諧波頻率（100(Γ5000Ηζ之間）、幅值(高達(dá)基波59Γ9%的特征）和有無直流 分量，綜合比較兩相接地短路故障、相間短路故障、三相接地短路故障以及投切負(fù)載等各種 產(chǎn)生類似諧波的因素，進(jìn)行特征辨識，提高判據(jù)準(zhǔn)確性、避免誤判。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，配電系統(tǒng)中，單相高阻接地故障在零序電壓產(chǎn) 生的諧波主要為1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之間，幅值高達(dá)59Γ9%的基波分量，并且直流分量很小。
3. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，利用配電系統(tǒng)中線路投切負(fù)載時零序電壓中 產(chǎn)生的諧波多為2飛倍頻的諧波，并且有很高的直流分量與高阻接地故障特征諧波進(jìn)行區(qū) 分。
4. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，利用配電系統(tǒng)中三相接地故障時零序電壓中 產(chǎn)生的諧波頻率主要集中在6000Hz以上，諧波幅值為基波幅值的0. 29Γ1. 2%之間與高阻接 地故障特征諧波進(jìn)行區(qū)分。
5. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，利用配電系統(tǒng)中兩相相間短路故障發(fā)生時零 序電壓中產(chǎn)生的諧波頻率主要集中在2000Hz，諧波幅值為基波幅值的0. 6%以下與高阻接 地故障特征諧波進(jìn)行區(qū)分。
6. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，利用配電系統(tǒng)中兩相接地短路故障時零序電 壓中產(chǎn)生的諧波頻率主要集中在4000Hz，諧波幅值在509Γ450%的基波幅值之間與高阻接 地故障特征諧波進(jìn)行區(qū)分。
【文檔編號】G01R31/08GK104062555SQ201410338298
【公開日】2014年9月24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, 李偉力, 朱瑞, 崔博聞, 胡海濤, 劉小可 申請人:哈爾濱理工大學(xué), 周封