基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電壓的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電壓的方法，其特點是，包括接地故障前后參考向量的選取、第一向量VV1形成、第二向量VV2形成、t1和t2時刻的選取原則、電氣測量Vp1和Vp2的采集時間及采樣率確定、計算零序電壓向量等步驟。具有方法科學(xué)合理，簡便易行，獲取零序電壓成本低，且能夠減少相關(guān)設(shè)備的物理尺寸，適用于包括多條出線和一條母線的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以在發(fā)生單相接地故障時進行接地選線保護。
【專利說明】基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電 壓的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電網(wǎng)絡(luò)的接地檢測技術(shù)，特別是一種基于兩個單相電壓互感器提取 配電網(wǎng)單相接地時的零序電壓的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國10kV配電網(wǎng)數(shù)目龐大，分布范圍廣，設(shè)備絕緣水平低，易受電網(wǎng)內(nèi)部自身因 素和外界自然環(huán)境的影響引發(fā)各種故障故；其中，發(fā)生單相接地故障的幾率最高，可占總故 障的80%左右。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，其三相之間線電壓仍然對稱，且故障電流較 小，不影響對負(fù)荷連續(xù)供電，不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定可以繼續(xù)運行1?2小時。
[0003] 接地故障發(fā)生產(chǎn)生的特征之一零序電壓是接地故障檢測、報警及處理的重要的特 征量；隨著城市配電網(wǎng)規(guī)模的迅速的發(fā)展，自動控制技術(shù)和水平要求越來越高，戶外自動測 控設(shè)備如FTU，智能高壓電器的運用范圍不斷擴大；由于戶外自動測控設(shè)備安裝處往往由 于各種原因的限制，沒有安裝零序電壓互感器，而只有簡單的單相電壓互感器及單個線電 壓互感器，無法獲取零序電壓；給屋外自動測控設(shè)備對接地故障的檢測、報警及處理帶來很 大的困難。迄今為止，尚未見基于兩個單相互感器提取接地故障時的零序電壓的方法的誶 文獻報道和實際應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單 相接地時的零序電壓的方法，其方法科學(xué)合理，簡便易行，獲取零序電壓成本低，且能夠減 少相關(guān)設(shè)備的物理尺寸，適用于包括多條出線和一條母線的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以在發(fā)生單相 接地故障時進行接地選線保護。
[0005] 解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是，一種基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng) 單相接地時的零序電壓的方法，其特征是，它包括以下內(nèi)容：
[0006] 1)接地故障前后，參考向量的選取步驟：用于根據(jù)接地故障前與接地故障后個相 關(guān)電氣量中，線電壓的相位幅值基本不發(fā)生變化的規(guī)律，用第一支單相電壓互感器對一次 線電壓進行變換后送入設(shè)備的模擬量采集端，以其采集后的電氣量為參考向量Vr ;
[0007] 2)第一向量VV1形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后 送入設(shè)備的模擬量采集端，在tl時刻，以其采集后的電氣測量Vpl，與選取的參考向量相比 較Vr形成用于分析計算的第一向量VV1 ;
[0008] 3)第二向量VV2形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后 送入設(shè)備的模擬量采集端，在t2時刻，以其采集后的電氣測量Vp2,與選取的參考向量Vr相 比較形成用于分析計算的第二向量W2 ;
[0009] 4)所述步驟2)的tl時刻和步驟3)的t2的選取原則是：t2_tl = 20毫秒，即相 差一個工頻周波。
[0010] 5)所述步驟2)的電氣測量Vpl和步驟3)的電氣測量Vp2的采集時間及采樣率確 定：采集時間為持續(xù)的20毫秒；采樣率規(guī)定為3200。
[0011] 6)計算零序電壓向量的步驟：根據(jù)第一向量VV1與第二向量VV2的向量差，計算 接地時的零序電壓V0,即：
[0012] VO = VV2-VVl〇
[0013] 所述步驟1)的參考向量Vr為a、b相相間電壓的二次測量值，或為b、c相相間電 壓的二次測量值，或為c、a相相間電壓的二次測量值。
[0014] 所述步驟2)的第一向量VV1形成步驟進一步包括：
[0015] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl在tl時刻進行同步采集；
[0016] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl同時進行傅里葉變換；
[0017] a相電壓電氣測量Vpl傅里葉變換的幅值取作為第一向量VV1的幅值，電氣量為參 考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl的夾角作為VV1的相角。
[0018] 所述步驟3)的第二向量VV2形成步驟進一步包括：
[0019] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2在t2時刻進行同步采集；
[0020] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2同時進行傅里葉變換；
[0021] a相電壓電氣測量Vp2傅里葉變換的幅值第二向量VV2的幅值，電氣量參考向量 Vr與a相電壓電氣測量Vp2的夾角作為第二向量VV2的相角。
[0022] 所述步驟2)和步驟3)第二支單相電壓互感器對一次a相電壓的電壓變換，或為 第二支單相電壓互感器對一次b相電壓的電壓變換，或為第二支單相電壓互感器對一次c 相電壓的電壓變換。
[0023] 本發(fā)明基于兩個單相互感器提取接地故障時的零序電壓的方法，其科學(xué)合理，簡 便易行，獲取零序電壓成本低，且能夠減少相關(guān)設(shè)備的物理尺寸，適用于包括多條出線和一 條母線的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以在發(fā)生單相接地故障時進行接地選線保護，主要用于需要提取 6_35kv配電網(wǎng)發(fā)生接地時的零序電壓的自動控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)，以在發(fā)生單相接地故障 時提取系統(tǒng)的零序電壓進行接地故障的檢測、報警、測量及相應(yīng)的自動處理程序。

【具體實施方式】
[0024] 下面利用【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述。
[0025] 一種基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電壓的方法，包括以 下內(nèi)容：
[0026] 1)接地故障前后，參考向量的選取步驟：用于根據(jù)接地故障前與接地故障后個相 關(guān)電氣量中，線電壓的相位幅值基本不發(fā)生變化的規(guī)律，用第一支單相電壓互感器對一次 線電壓進行變換后送入設(shè)備的模擬量采集端，以其采集后的電氣量為參考向量Vr ;
[0027] 2)第一向量VV1形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后 送入設(shè)備的模擬量采集端，在tl時刻，以其采集后的電氣測量Vpl，與選取的參考向量相比 較Vr形成用于分析計算的第一向量VV1 ;
[0028] 3)第二向量VV2形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后 送入設(shè)備的模擬量采集端，在t2時刻，以其采集后的電氣測量Vp2,與選取的參考向量Vr相 比較形成用于分析計算的第二向量W2 ;
[0029] 4)所述步驟2)的tl時刻和步驟3)的t2的選取原則是：t2_tl = 20毫秒，即相 差一個工頻周波。
[0030] 5)所述步驟2)的電氣測量Vpl和步驟3)的電氣測量Vp2的采集時間及采樣率確 定：采集時間為持續(xù)的20毫秒；采樣率規(guī)定為3200。
[0031] 6)計算零序電壓向量的步驟：根據(jù)第一向量VV1與第二向量VV2的向量差，計算 接地時的零序電壓V0,即：
[0032] VO = VV2-VVl〇
[0033] 所述步驟1)的參考向量Vr為a、b相相間電壓的二次測量值，或為b、c相相間電 壓的二次測量值，或為c、a相相間電壓的二次測量值。
[0034] 所述步驟2)的第一向量VV1形成步驟進一步包括：
[0035] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl在tl時刻進行同步采集；
[0036] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl同時進行傅里葉變換；
[0037] a相電壓電氣測量Vpl傅里葉變換的幅值取作為第一向量VV1的幅值，電氣量為參 考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl的夾角作為VV1的相角。
[0038] 所述步驟3)的第二向量VV2形成步驟進一步包括：
[0039] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2在t2時刻進行同步采集；
[0040] 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2同時進行傅里葉變換；
[0041] a相電壓電氣測量Vp2傅里葉變換的幅值第二向量VV2的幅值，電氣量參考向量 Vr與a相電壓電氣測量Vp2的夾角作為第二向量VV2的相角。
[0042] 所述步驟2)和步驟3)第二支單相電壓互感器對一次a相電壓的電壓變換，或為 第二支單相電壓互感器對一次b相電壓的電壓變換，或為第二支單相電壓互感器對一次c 相電壓的電壓變換。
[0043] 本發(fā)明基于兩個單相互感器提取接地故障時的零序電壓的方法所用的單相電壓 互感器和各類測量儀器是本領(lǐng)域常用檢測器具。對a相電壓電氣測量Vpl傅里葉變換和 a相電壓電氣測量Vp2傅里葉變換均采用傅里葉積數(shù)變換，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的技 術(shù)。
[0044] 本發(fā)明的【具體實施方式】并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的 改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所屬權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電壓的方法，其特征 是，它包括以下內(nèi)容： 1) 接地故障前后，參考向量的選取步驟：用于根據(jù)接地故障前與接地故障后個相關(guān)電 氣量中，線電壓的相位幅值基本不發(fā)生變化的規(guī)律，用第一支單相電壓互感器對一次線電 壓進行變換后送入設(shè)備的模擬量采集端，以其采集后的電氣量為參考向量Vr ; 2) 第一向量VV1形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后送入 設(shè)備的模擬量采集端，在tl時刻，以其采集后的電氣測量Vpl，與選取的參考向量相比較Vr 形成用于分析計算的第一向量VV1 ; 3) 第二向量VV2形成步驟：用第二支單相電壓互感器對一次a相電壓進行變換后送入 設(shè)備的模擬量采集端，在t2時刻，以其采集后的電氣測量Vp2,與選取的參考向量Vr相比較 形成用于分析計算的第二向量VV2 ; 4) 所述步驟2)的tl時刻和步驟3)的t2的選取原則是：t2-tl = 20毫秒，即相差一 個工頻周波。 5) 所述步驟2)的電氣測量Vpl和步驟3)的電氣測量Vp2的采集時間及采樣率確定： 采集時間為持續(xù)的20毫秒；采樣率規(guī)定為3200。 6) 計算零序電壓向量的步驟：根據(jù)第一向量VV1與第二向量VV2的向量差，計算接地 時的零序電壓V0,即： VO = VV2-VVl〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電 壓的方法，其特征是，所述步驟1)的參考向量Vr為a、b相相間電壓的二次測量值，或為b、 c相相間電壓的二次測量值，或為c、a相相間電壓的二次測量值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電 壓的方法，其特征是，所述步驟2)的第一向量VV1形成步驟進一步包括： 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl在tl時刻進行同步采集； 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vpl同時進行傅里葉變換； a相電壓電氣測量Vpl傅里葉變換的幅值取作為第一向量VV1的幅值，電氣量為參考向 量Vr與a相電壓電氣測量Vpl的夾角作為VV1的相角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電 壓的方法，其特征是，所述步驟3)的第二向量VV2形成步驟進一步包括： 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2在t2時刻進行同步采集； 電氣量參考向量Vr與a相電壓電氣測量Vp2同時進行傅里葉變換； a相電壓電氣測量Vp2傅里葉變換的幅值第二向量VV2的幅值，電氣量參考向量Vr與 a相電壓電氣測量Vp2的夾角作為第二向量VV2的相角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩個單相電壓互感器提取配電網(wǎng)單相接地時的零序電 壓的方法，其特征是，所述步驟2)和步驟3)第二支單相電壓互感器對一次a相電壓的電壓 變換，或為第二支單相電壓互感器對一次b相電壓的電壓變換，或為第二支單相電壓互感 器對一次c相電壓的電壓變換。
【文檔編號】G01R19/175GK104142452SQ201410363853
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】耿婧, 張忠鋒, 梅素真, 艾奇, 孫軍, 宋佰巖, 徐曉豐 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司遼源供電公司