專利名稱：利用零模電流測后模擬的小電流接地系統故障選線方法
技術領域：
本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是利用零模電流測后模擬的小電流 接地系統故障選線方法。
技術背景我國6 66kV配電網采用中性點不接地和諧振接地等非有效接地方式。由于小電流 接地系統(又稱小接地電流系統)單相接地故障選線困難，且人們對配電網保護應用的重 視程度不夠，對小電流接地系統的單相接地故障選線技術信任不足，許多供電企業仍沿用 人工拉路的方法實現故障選線，嚴重制約了配電自動化的發展。可靠的選線方法和技術研: 究有待深入。小電流接地系統故障檢測與選線之所以困難，其主要原因在于l)故障穩態電流小， 特別是經消弧線圈接地系統，流過故障線路的穩態電流十分微弱，甚至比健全線路感受到 的電流變化還小。故障信號疊加在負荷電流上，穩態幅值小，現有電流互感器很難準確檢 出，而環境電磁干擾相對很大，加上零序回路對高次諧波及各種暫態量的放大作用，使得 檢出的故障分量信噪比非常低，這些嚴重影響基于穩態量方法的故障分辨正確性；2)單相 接地點電弧不穩定。在饋線接地點匯聚了小電流接地系統的全部對地電容電流， 一旦在接 地處燃起電弧，接地電弧是一高度非線性時變過程，電弧包含電阻及等值的電感電容分量， 具體形態隨電弧電流、電弧長度、周圍環境的變化而千差萬別。電弧接地是一個熄弧、拉 弧過程，可能引起系統運行方式的改變，導致電弧能的強烈振蕩和積聚，產生波及全網的 電弧過電壓。故障點不穩定電弧，將使故障電壓電流信號嚴重畸變，這亦影響著利用故障 穩態信號的選線方法分辨故障的正確性；3)人們對小電流接地故障暫態特性尚缺乏深入的 了解。由于小電流接地故障穩態特征較為簡單，分析亦相對透徹，而其暫態特征極其復雜， 目前人們掌握的還遠遠不夠，嚴重影響著人們對小電流接地故障暫態特性以及暫態信號的利用。近年來，小電流接地故障選線的研究又掀起了高潮(參考文獻l-6)，許多學者將諸 如小波分析(參考文獻7-13)、 Prony方法(參考文獻14)、信息融合(參考文獻15-617)、 模糊方法(參考文獻18)等引入到小電流接地系統故障選線中。但是，如果過于依賴數學分析工具而忽略了故障特征本身的透徹分析，對問題的解決無疑于舍本逐末。 參考文獻[I] 薛永端，馮祖仁，徐丙銀，等.基于暫態零序電流比較的小電流接地選線研究[J].電 力系統自動化，2003， 28 (7): 48-53.[2]薛永端，陳羽，徐丙銀，等.利用暫態特征的新型小電流接地故障檢測系統[J].電力系統自動化，2004， 28 (24): 83-87. 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圖1為單相接地故障零序網絡。圖2為單相接地故障零序網絡簡化圖。 圖3為單位階躍響應。 圖4為濾波器的幅頻特性及相頻特性。 圖5為濾波前、后的零模電流。圖6為零模電流的實測波形和模擬波形，其中(a)為假設為真時的零序電流，(b) 為假設為假時的零序電流。圖7為本發明的故障選線方法流程圖。
具體實施例方式小電流接地系統發生單相接地故障時，利用上述原理可以實現完善的故障選線。具體 實現流程如圖7所示。本發明的具體實現步驟如下1. 當母線零模電壓瞬時值Wn(/)大于《uUn，故障選線裝置立即啟動，記錄下故障1個周 波各饋線的零模電流，其中《u—般取值為0.15， Un表示母線額定電壓；2. 設計一個零相移數字濾波器濾除零模電流中的衰減直流分量及穩態工頻分量，獲取零 模電流的高頻暫態分量，僅考慮高頻暫態分量的通路，圖2中開關K可視為斷開；3. 在依次假設各饋線為故障饋線的前提下，將零模電流實測值的高頻暫態分量作為激勵 信號，根據各饋線零序分布電容參數，用測后模擬法定量的求解電路響應，即各饋線 零模電流的高頻暫態分量的測后模擬波形；4. 分析實測信號曲線和模擬信號曲線特征若假設為真，即饋線A發生了單相接地故障， 則實測信號曲線和模擬信號曲線基本重合；反之，若假設為假，即饋線A實際上為健 全饋線，則除饋線k外至少有一條饋線故障或者是母線故障，此時各饋線零模電流與 線路電容分布參數不滿足公式(6)，實測信號曲線和模擬信號曲線差異較大。在假設饋 線b hl,2，…,"，為故障饋線的情況下，對各饋線零模電流的實測波形和由測后模擬 方法所求解的波形在一定數據窗下進行相關分析，計算各饋線零模電流的實測波形和 模擬波形的高頻暫態分量的相關系數Pkl；在假設饋線A:為故障饋線情況下，可得到各饋線實測波形與模擬波形的一組相關系數<formula>formula see original document page 12</formula>用平均相關系數反應在假設饋線A:為故障饋線情況下各饋線實測波形與模擬波形的綜合相關程度，平均相關系數定義為除假定的饋線yt外其余各饋線實測波形與模 擬波形的相關系數的平均值，即<formula>formula see original document page 12</formula>5.比較各饋線零序電流的實測波形和模擬波形的平均相關系數A，形成選線判據1) 若<formula>formula see original document page 12</formula> 分另U表示pk的最大值和最小值<formula>formula see original document page 12</formula>)，則得到的平均相關系數pkmax對應的假設(饋線A:為故障饋線)為真，饋線A:為故障饋線(pk一般取0.5);2) 若<formula>formula see original document page 12</formula>則判定母線故障。1權利要求
1、一種利用零模電流測后模擬的小電流接地系統故障選線方法，其特征在于通過高通數字濾波器提取零模電流的高頻暫態分量，依次假設各饋線為故障饋線，將假定的故障饋線零模電流的高頻暫態分量作為激勵信號，依據各饋線零序分布電容參數，運用測后模擬法定量地求解電路響應，獲得各饋線零模電流的高頻暫態分量的測后模擬波形；每次假設一條饋線故障，即為一次試錯過程，求取每次假設條件下各饋線零模電流高頻暫態分量的實測波形和模擬波形的平均相關系數，通過比較平均相關系數的取值即可形成選線判據。
2、 根據權利要求1所述的利用零模電流測后模擬的小電流接地系統故障選線方法，其特征在于該方法的具體步驟如下(1) 當母線零模電壓瞬時值wn(o大于A:uun，故障選線裝置立即啟動，記錄下故障l個周波各饋線的零模電流，其中《u—般取值為0.15， U。表示母線額定電壓；(2) 設計一個零相移數字濾波器濾除零模電流中的衰減直流分量及穩態工頻分量，獲取零模電流的高頻暫態分量；(3) 在依次假設各饋線為故障饋線的前提下，將零模電流實測值的高頻暫態分量作 為激勵信號，根據各饋線零序分布電容參數，用測后模擬法定量的求解電路響應，即各饋 線零模電流的高頻暫態分量的測后模擬波形；(4) 分析實測信號曲線和模擬信號曲線特征若假設為真，即饋線A發生了單相接 地故障，則實測信號曲線和模擬信號曲線基本重合；反之，若假設為假，即饋線it實際上 為健全饋線，則除饋線k外至少有一條饋線故障或者是母線故障，此時各饋線零模電流與 線路電容分布參數不滿足公式!'0g*= - 0'1,/fc +Z'2,yt+".+'Vl,* + 4+1,* +."+! ",*) (6a) '.l,/t : !'2,A :…Z;i'A : 4+1,* :…/",yt = Ci : C2 :…C"i : d+i : ... : C (6b) 實測信號曲線和模擬信號曲線差異較大；在假設饋線A，卜l,2，…,w，為故障饋線的情況下， 對各饋線零模電流的實測波形和由測后模擬方法所求解的波形在一定數據窗下進行相關 分析，計算各饋線零模電流的實測波形和模擬波形的高頻暫態分量的相關系數/^;(5) 在假設饋線/t為故障饋線情況下，可得到各饋線實測波形與模擬波形的一組相 關系數/^， 7=1,2,…，"，用平均相關系數反應在假設饋線t為故障饋線情況下各饋線實測波形與模擬波形的綜合相關程度，平均相關系數定義為各饋線實測波形與模擬波形的相 關系數的平均值為<formula>formula see original document page 3</formula>(6)比較各饋線零序電流的實測波形和模擬波形的平均相關系數A，形成選線判據(1) 若Abnox—/>細,《 〉Pw P/bm;c、 分另'J表示At的最大值禾卩最小值(^=1，2,...,")，則得到的平均相關系數/)^^對應的假設為真，饋線A:為故障饋線，/W,取值為0.5;(2) 若Pfo^-;Ofe^〈P,e,，則判定母線故障。
全文摘要
本發明是利用零模電流測后模擬的小電流接地系統故障選線方法。本方法為當母線零模電壓瞬時值越限時，故障選線裝置立即啟動并錄波；采用零相移數字濾波器獲取各饋線零模電流的高頻暫態分量；依次假設各饋線為故障饋線，根據假定的故障饋線零模電流的高頻暫態分量和各饋線零序分布電容參數，運用測后模擬法定量地求解其余各饋線零模電流的高頻暫態分量；對各饋線零模電流高頻暫態分量的實測波形和模擬波形在一定數據窗下進行相關分析，并求取各次假設情況下各饋線零模電流高頻暫態分量的實測波形和模擬波形的平均相關系數，藉此形成選線判據實現故障選線。原理分析和仿真表明，該法選線準確、可靠。
文檔編號H02H7/26GK101242097SQ20081005817
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月11日 優先權日2008年3月11日
發明者劉可真, 劉志堅, 嵐 唐, 孫士云, 彭仕欣, 斌 李, 束洪春, 俊 董, 邱革非 申請人:昆明理工大學