單相接地故障定位檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單相接地故障定位檢測方法及裝置，該方法包括：檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流；判斷零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，若是則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流；對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流；分別計算去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流在預(yù)定采樣周期內(nèi)的積分值，并確定出絕對值最大的前三條線路；判斷前三條線路的暫態(tài)零序電流的極性是否相同，若是則判定為母線接地故障，若否，則判定前三條線路中極性異于余下兩條線路的線路為故障線路。
【專利說明】單相接地故障定位檢測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電控制領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于配電系統(tǒng)的單相接地故障定位檢測方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國35kV及以下電力系統(tǒng)中，普遍采用中性點非直接接地方式，其一般有三種系統(tǒng)接地方式:中性點小電阻接地、中性點不接地和消弧線圈接地系統(tǒng)；對于中性點小電阻接地方式，因為故障零序電流比較大，所以比較容易判斷，使用普通的零序保護就可以實現(xiàn)；而對于中性點不接地系統(tǒng)和消弧線圈接地系統(tǒng)，因其發(fā)生接地故障時流過接地點的電流小，所以被稱為小電流接地系統(tǒng)。據(jù)電力部門故障統(tǒng)計報告可知，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的概率很高，約占故障總數(shù)的80%。對于中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)來說，其單相接地故障(又稱為小電流接地故障)由于故障電流小、特征不明顯，故障檢測存在較大的技術(shù)難度?，F(xiàn)有的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，一般僅能實現(xiàn)短路故障定位與隔離功能，不能可靠地實現(xiàn)小電流接地故障的檢測。而實際配電網(wǎng)的故障絕大部分是單相接地故障，如果不能對其進行自動檢測與隔離，將使配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用效果大打折扣。
[0003]目前采用的小電流接地故障定位方法主要有零序電流法、注入信號法、暫態(tài)功率方向法三種。零序電流法比較沿線配電自動化終端檢測到的零序電流幅值判斷故障區(qū)段，其優(yōu)點是簡單易行，但在諧振接地系統(tǒng)中，需要在中性點投入中電阻產(chǎn)生足夠大的零序電流，以保證檢測靈敏度。注入信號法在變電所向系統(tǒng)施加一特定頻率的信號，采用移動的或固定安裝的信號檢測裝置判斷故障位置；它能夠用于諧振接地系統(tǒng)，但需要安裝信號注入設(shè)備，且可靠性受過渡電阻、間歇性電弧的影響。暫態(tài)功率方向法首先利用暫態(tài)零模(序)電壓、電流計算出故障方向，然后通過比較配電自動化終端測出的故障方向選擇故障區(qū)段；該方法不受中性點運行方式、間歇性電弧的影響，不需要在中性點投入中電阻或向系統(tǒng)注入信號，但是由于暫態(tài)過程非常的短，而且零序電流很小，經(jīng)常會出現(xiàn)誤判。
[0004]現(xiàn)有的小電流接地故障定位方法存在上述的缺陷，導(dǎo)致這些方法的故障定位準(zhǔn)確率不高，無法投入使用，故亟需開發(fā)一種能夠準(zhǔn)確定位單相接地故障的檢測方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種單相接地故障定位檢測方法及裝置，以解決現(xiàn)有的單相接地故障的定位準(zhǔn)確率不高的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種單相接地故障定位檢測方法，該方法包括:
[0008]檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流；
[0009]判斷零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，若是則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流；
[0010]對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流；
[0011]分別計算去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流在預(yù)定采樣周期內(nèi)的積分值，并確定出絕對值最大的前三條線路；
[0012]判斷前三條線路的暫態(tài)零序電流的極性是否相同，若是則判定為母線接地故障，若否，則判定前三條線路中極性異于余下兩條線路的線路為故障線路。
[0013]進一步地，對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流的步驟包括:
[0014]對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流進行小波分解；
[0015]采用閾值消噪法對分解后的各信號進行去噪處理；
[0016]將去噪后的各信號進行小波重構(gòu)得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
[0017]進一步地，該方法還包括:
[0018]對檢測出的故障線路采用開關(guān)元件進行隔離操作。
[0019]進一步地，在對檢測出的故障線路執(zhí)行隔離操作前，還包括:
[0020]對開關(guān)元件進行短時閉鎖保護，在檢測出故障線路后的預(yù)定時間內(nèi)判斷實時采樣的暫態(tài)零序電壓經(jīng)去噪后的電壓值是否大于預(yù)設(shè)閾值，若否則取消隔離操作。
[0021]進一步地，高速采樣的采樣頻率為300-3000HZ。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種單相接地故障定位檢測裝置，該裝置包括:
[0023]檢測模塊，用于檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流；
[0024]判斷模塊，用于判斷零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，若是則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流；
[0025]處理模塊，用于對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流；
[0026]確定模塊，用于分別計算去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流在預(yù)定采樣周期內(nèi)的積分值，并確定出絕對值最大的前三條線路；
[0027]判定模塊，用于判斷前三條線路的暫態(tài)零序電流的極性是否相同，若是則判定為母線接地故障，若否則判定前三條線路中極性異于余下兩條線路的線路為故障線路。
[0028]進一步地，處理模塊包括:
[0029]小波分解單元，用于對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流進行小波分解；
[0030]閾值消噪單元，用于采用閾值消噪法對分解后的各信號進行去噪處理；
[0031]小波重構(gòu)單元，用于將去噪后的各信號進行小波重構(gòu)得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
[0032]進一步地,該裝置還包括:
[0033]隔離模塊，用于對檢測出的故障線路采用開關(guān)元件進行隔離操作。
[0034]進一步地,該裝置還包括:
[0035]閉鎖保護單元，用于對開關(guān)元件進行短時閉鎖保護，在檢測出故障線路后的預(yù)定時間內(nèi)判斷實時采樣的暫態(tài)零序電壓經(jīng)去噪后的電壓值是否大于預(yù)設(shè)閾值，若否則取消隔離操作。
[0036]進一步地，高速采樣的采樣頻率為300-3000HZ。
[0037]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0038]本發(fā)明單相接地故障定位檢測方法及裝置，通過在接地故障發(fā)生后高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流，并經(jīng)小波變換以得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流，再分別計算各暫態(tài)零序電流的積分值，以準(zhǔn)確定位接地故障，提高了定位的準(zhǔn)確性。
[0039]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0041]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例單相接地故障定位檢測方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0042]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0043]參照圖1，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種單相接地故障定位檢測方法，該方法包括:
[0044]步驟S101，檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流；
[0045]本實施例中，采用硬件采集母線零序電壓和各出線的零序電流，如采用電壓互感器采集零序電壓，采用電流互感器采集零序電流；且采集的各參數(shù)編碼后傳遞給處理器，以實現(xiàn)零序電壓和各零序電流的編碼。
[0046]步驟S103，判斷零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，可選地，此處的預(yù)設(shè)閾值可調(diào)，用于調(diào)整接地故障檢測靈敏度，否若則返回步驟S101，若是則執(zhí)行步驟S105。
[0047]步驟S105，若零序電壓大于預(yù)設(shè)閾值，則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流。本實施例中，高速采樣的采樣頻率為300-3000HZ,以保證暫態(tài)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0048]本實施例中，系統(tǒng)在發(fā)生接地故障的一段時間之內(nèi)，線路中的暫態(tài)電流比穩(wěn)態(tài)電流大數(shù)十倍，信噪比升高，且不受消弧線圈補償方式的影響，因此，利用暫態(tài)信息的選線判別方法具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確率，適合檢測電弧不穩(wěn)定的接地故障；當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障之后，故障線路的故障點會產(chǎn)生衰減很快的暫態(tài)電容電流與衰減較慢的暫態(tài)電感電流。暫態(tài)接地電流的幅值主要由暫態(tài)電容電流決定，消弧線圈補償?shù)淖饔迷跁簯B(tài)電流初期不明顯，它不會影響暫態(tài)電流的極性；理論分析和實踐結(jié)果都證明:由于正常線路之間電流極性相同，正常線路與故障線路的電容電流極性相反。暫態(tài)零序電流和暫態(tài)零序電壓的首半波之間存在著固定的相位關(guān)系，在故障線路上兩者極性相反，在非故障線路上兩者極性相同，可將此作為判別故障線路的一個依據(jù)。
[0049]步驟S107，對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
[0050]可選地，本實施例中，步驟S107包括:
[0051]對采集的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流進行小波分解；
[0052]采用閾值消噪法對分解后的各信號進行去噪處理；
[0053]將去噪后的各信號進行小波重構(gòu)得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
[0054]本實施例中,米用閾值消噪法進行去噪處理,即通過選取一個合適的噪聲閾值入，并將小于該噪聲閾值的小波系數(shù)置零，并且保留大于該噪聲閾值的小波系數(shù)，使信號中的噪聲得到有效的抑制。最后進行逆小波變換，得到去噪后的有用信號。本實施例方法選用的是閾值消噪法，可以能夠避免小波系數(shù)震蕩，且連續(xù)性好。由于在使用小波去噪的時候要進行小波變換，這樣就存在分解層數(shù)和小波函數(shù)的選取問題。通過詳細分析各方面因素，本實施例優(yōu)選地，選用db6小波進行小波分析與變換。
[0055]本實施例采用db6小波進行小波分析與變換，即:

【權(quán)利要求】
1.一種單相接地故障定位檢測方法，其特征在于，包括: 檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流； 判斷所述零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，若是則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流； 對采集的所述暫態(tài)零序電壓和各出線的所述暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流； 分別計算去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流在預(yù)定采樣周期內(nèi)的積分值，并確定出絕對值最大的前三條線路； 判斷所述前三條線路的暫態(tài)零序電流的極性是否相同，若是則判定為母線接地故障，若否則判定所述前三條線路中極性異于余下兩條線路的線路為故障線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對采集的所述暫態(tài)零序電壓和各出線的所述暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流包括: 對采集的所述暫態(tài)零序電壓和各出線的所述暫態(tài)零序電流進行小波分解； 采用閾值消噪法對分解后的各信號進行去噪處理； 將去噪后的各信號進行小波重構(gòu)得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 對檢測出的故障線路采用開關(guān)元件進行隔離操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在對檢測出的故障線路執(zhí)行所述隔離操作前，還包括: 對所述開關(guān)元件進行短時閉鎖保護，在檢測出故障線路后的預(yù)定時間內(nèi)判斷實時采樣的所述暫態(tài)零序電壓經(jīng)去噪后的電壓值是否大于預(yù)設(shè)閾值，若否則取消所述隔離操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述高速采樣的采樣頻率為300-3000HZ。
6.一種單相接地故障定位檢測裝置，其特征在于，包括: 檢測模塊，用于檢測配電網(wǎng)絡(luò)母線的零序電壓和各出線的零序電流； 判斷模塊，用于判斷所述零序電壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，若是則判定發(fā)生接地故障并啟動高速采樣以采集母線的暫態(tài)零序電壓和各出線的暫態(tài)零序電流； 處理模塊，用于對采集的所述暫態(tài)零序電壓和各出線的所述暫態(tài)零序電流經(jīng)小波變換得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流； 確定模塊，用于分別計算去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流在預(yù)定采樣周期內(nèi)的積分值，并確定出絕對值最大的前三條線路； 判定模塊，用于判斷所述前三條線路的暫態(tài)零序電流的極性是否相同，若是則判定為母線接地故障，若否則判定所述前三條線路中極性異于余下兩條線路的線路為故障線路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊包括: 小波分解單元，用于對采集的所述暫態(tài)零序電壓和各出線的所述暫態(tài)零序電流進行小波分解； 閾值消噪單元，用于采用閾值消噪法對分解后的各信號進行去噪處理； 小波重構(gòu)單元，用于將去噪后的各信號進行小波重構(gòu)得到去噪后的暫態(tài)零序電壓和去噪后的各出線的暫態(tài)零序電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括: 隔離模塊，用于對檢測出的故障線路采用開關(guān)元件進行隔離操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括: 閉鎖保護單元，用于對所述開關(guān)元件進行短時閉鎖保護，在檢測出故障線路后的預(yù)定時間內(nèi)判斷實時采樣的所述暫態(tài)零序電壓經(jīng)去噪后的電壓值是否大于預(yù)設(shè)閾值，若否則取消所述隔離操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述高速采樣的采樣頻率為300-3000HZ。
【文檔編號】G01R31/08GK104166067SQ201410383692
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】蘇洪波 申請人:湖南英科電力技術(shù)有限公司