本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電領(lǐng)域，尤其是一種低壓配電網(wǎng)單相接地故障選線的方法。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)中低壓配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式，主要包括經(jīng)不接地系統(tǒng)和消弧線圈接地的諧振接地系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易發(fā)生單相接地故障。單相接地故障是配電網(wǎng)發(fā)生頻率最高的故障類型。隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)展，出線數(shù)目大大增多，系統(tǒng)容性電流大大增加，發(fā)生故障后會(huì)引起電力系統(tǒng)的過電壓，導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞，危及系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，快速準(zhǔn)確的找到故障線路并消除故障是很有意義的。

傳統(tǒng)的巡線方法找出具體故障點(diǎn)非常困難。巡線方法不僅耗費(fèi)了大量人力物力，而且延長(zhǎng)了停電時(shí)間，影響供電可靠性。但配電網(wǎng)中的單相接地故障發(fā)生后的電氣特征量不明顯，而且在不同的合閘角及配網(wǎng)運(yùn)行方式下，其特征量又是復(fù)雜多樣的。由于故障情況復(fù)雜，以及受線路結(jié)構(gòu)參數(shù)、互感器非線性特性、電磁干擾等因素影響，故障暫態(tài)零序電流的頻譜特性、能量分布和衰減特性有著很大的差異，所以配電網(wǎng)一直缺少可靠的單相接地故障選線方法，傳統(tǒng)方法無法全面分析而造成選線困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速故障定位，基于故障后波形相關(guān)分析的低壓配電網(wǎng)單相接地故障選線的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：

因?yàn)榘l(fā)生單相接地故障的短時(shí)間內(nèi)，故障線路的三相和零序電信號(hào)波形變化率要大于非故障線路的三相和零序電信號(hào)波形變化率，所以當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障出線的三相和零序電信號(hào)波形變化率會(huì)與非故障線路有所不同，據(jù)此可以進(jìn)行故障選線。

這種基于故障后波形相關(guān)分析的單相接地故障選線方法，通過安裝在線路上不同位置的測(cè)量終端準(zhǔn)確捕捉到三相和零序的電流及電壓共8路信號(hào)故障后的二個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到過零點(diǎn)時(shí)，開始記錄電信號(hào)數(shù)據(jù)；當(dāng)檢測(cè)到第三個(gè)過零點(diǎn)時(shí)停止記錄。

2個(gè)波形的相似性可以用相關(guān)系數(shù)描述。因此,可以通過求取同一電信號(hào)的兩個(gè)采樣周期之間的相關(guān)系數(shù)來判斷2個(gè)波形是否相似，相關(guān)系數(shù)可以通過灰色關(guān)聯(lián)度方法或其他數(shù)學(xué)算法求取。作為優(yōu)選，相關(guān)系數(shù)ρ的計(jì)算公式如下:

式中：i1和i2分別為2個(gè)采樣周期的電流，也可用2個(gè)采樣周期的電壓u1、u2等效替代；

n為采樣序列，n為電流信號(hào)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。相關(guān)系數(shù)ρ反映了2個(gè)固定波形i1(n)和i2(n)的相似程度。2個(gè)信號(hào)一致時(shí)，ρ取得最大值1；2個(gè)信號(hào)完全無關(guān)時(shí)，ρ為0。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障出線的各個(gè)電信號(hào)的兩個(gè)采樣周期波形的相似程度高，相關(guān)系數(shù)趨近于1；故障出線的各個(gè)電信號(hào)的兩個(gè)采樣周期波形的相似程度低，波形差異較大，相關(guān)系數(shù)接近0。

作為優(yōu)選，記錄a相電流、c相電流及零序電流的兩個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)，以及a相電壓、c相電壓及零序電壓的兩個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)，也可使用其它相電壓或電流的組合。通過相關(guān)系數(shù)計(jì)算模塊對(duì)6對(duì)波形分別求取相關(guān)系數(shù)ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6，并分別與相關(guān)系數(shù)設(shè)定值進(jìn)行比較。若線路超過設(shè)定數(shù)量個(gè)結(jié)果不符合設(shè)定值，則判定該出線發(fā)生單相接地故障，該判據(jù)具體設(shè)定如下：

如果ρ1<k1,則a＝1,否則a＝0；

如果ρ2<k2,則b＝1,否則b＝0；

如果ρ3<k3,則c＝1,否則c＝0；

如果ρ4<k4,則d＝1,否則d＝0；

如果ρ5<k5,則e＝1,否則e＝0；

如果ρ6<k6,則f＝1,否則f＝0；

m＝a+b+c+d+e+f≥n；

式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6：所選取的6對(duì)波形的相關(guān)系數(shù)；

k1、k2、k3、k4、k5、k6：所選取的6對(duì)波形的相關(guān)系數(shù)的設(shè)定值；

a，b，c，d，e，m，n：判斷邏輯量。

作為優(yōu)選，所述相關(guān)系數(shù)的設(shè)定值滿足0.25<k1、k2、k3、k4、k5、k6<0.6。

作為優(yōu)選，所述判斷邏輯值n＝4或5。

作為優(yōu)選，本方法采用以下電路結(jié)構(gòu)，包括三相電流ia,ib,ic的三個(gè)輸入端及一個(gè)與其連接的零序?yàn)V過器輸入端；三相電壓ua,ub,uc的三個(gè)輸入端及一個(gè)與其連接接的零序?yàn)V過器輸入端；電流和電壓輸出端分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，進(jìn)行信號(hào)采樣；采樣信號(hào)分別與相關(guān)系數(shù)計(jì)算單元連接，以計(jì)算每對(duì)波形的相關(guān)系數(shù)ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6；6個(gè)相關(guān)系數(shù)分別輸出到六個(gè)比較器的負(fù)輸入端，整定系數(shù)值k1、k2、k3、k4、k5、k6分別輸出到相應(yīng)比較器的正輸入端；六個(gè)比較器輸出連接到一個(gè)加法器；加法器的輸出連接到比較器的正輸入端，負(fù)輸入端為整定值n，比較器輸出選線結(jié)果及動(dòng)作信號(hào)。

本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)故障判別方法無法全面分析不同接地方式下的配電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)的故障線路和非故障線路，提出一種基于故障后波形相關(guān)分析的單相接地故障選線方法。通過對(duì)各條出線的三相和零序電信號(hào)行采樣，計(jì)算波形的相關(guān)系數(shù)，當(dāng)波形相關(guān)系數(shù)大于整定值時(shí)表明線路運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生了突變，即發(fā)生了故障。對(duì)于不同系統(tǒng)采用多種信號(hào)波形進(jìn)行分析，綜合分析結(jié)果，提高算法準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的有益效果是：采用多種電信號(hào)波形進(jìn)行判斷，避免了一種信號(hào)可能出現(xiàn)的誤判，達(dá)到了準(zhǔn)確判斷單相接地故障出線的目的。這種方法檢測(cè)靈敏度高,不受中性點(diǎn)運(yùn)行方式的影響；不需要投入與消弧線圈并聯(lián)的中電阻或安裝信號(hào)注入設(shè)備，成本低，易于實(shí)施。提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠、行之有效的小電流接地故障定位解決方案。本發(fā)明提能夠快速定位故障，具有較高的精度和可靠性，且適合在配電自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)終端單元ftu上實(shí)現(xiàn)，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的電路框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種電力系統(tǒng)低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地故障選線方法。ftu監(jiān)視線路與分段開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)分段開關(guān)進(jìn)行控制。在線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，ftu檢測(cè)到過電流現(xiàn)象，通過安裝在線路上不同位置的測(cè)量終端ftu準(zhǔn)確捕捉到三相和零序的電流及電壓共6路信號(hào)在故障后的第二周期和第四周期的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到過零點(diǎn)時(shí)，開始記錄電信號(hào)數(shù)據(jù)；當(dāng)檢測(cè)到第三個(gè)過零點(diǎn)時(shí)停止記錄。記錄a相電流、c相電流及零序電流的兩個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)，以及a相電壓、c相電壓及零序電壓的兩個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)。由于配電系統(tǒng)主諧振頻率一般在2khz左右，所以采樣頻率選取在8khz以上，以滿足采樣定理要求。

使用本方法的電路結(jié)構(gòu)對(duì)每對(duì)波形的相似程度進(jìn)行計(jì)算，得到相關(guān)系數(shù)后對(duì)線路是否發(fā)生單相接地故障進(jìn)行判斷。方法的電路結(jié)構(gòu)包括三相電流ia,ib,ic的三個(gè)輸入端及一個(gè)與其連接的零序?yàn)V過器輸入端；三相電壓ua,ub,uc的三個(gè)輸入端及一個(gè)與其連接接的零序?yàn)V過器輸入端；電流和電壓輸出端分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，進(jìn)行信號(hào)采樣；采樣信號(hào)分別與相關(guān)系數(shù)計(jì)算單元連接，以計(jì)算每對(duì)波形的相關(guān)系數(shù)ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6；6個(gè)相關(guān)系數(shù)分別輸出到六個(gè)比較器的負(fù)輸入端，整定系數(shù)值k1＝0.5、k2＝0.5、k3＝0.5、k4＝0.5、k5＝0.5、k6＝0.5分別輸出到相應(yīng)比較器的正輸入端；六個(gè)比較器輸出連接到一個(gè)加法器；加法器得出的m值輸出到比較器的正輸入端，負(fù)輸入端為邏輯整定值n＝5，如果比較器共6個(gè)輸出中有五個(gè)以上輸出為1，則加法器輸出值m大于5，比較器就將輸出信號(hào)到相應(yīng)的選線結(jié)果指示器及動(dòng)作信號(hào)。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，各個(gè)線路的ftu進(jìn)行以上計(jì)算，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷。理想狀態(tài)下只有一條線路上的相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果小于整定值，從而實(shí)現(xiàn)故障線路的定位。ftu將故障信息上報(bào)至控制主站?？刂浦髡痉治龉收暇€路ftu上報(bào)的故障信息，確定故障區(qū)段；在變電所保護(hù)動(dòng)作跳開故障線路后，遙控分段開關(guān)隔離故障，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。該方法穩(wěn)定性好，多信號(hào)波形計(jì)算可以敏感地探測(cè)到出線的突變，多個(gè)判據(jù)共同判斷也避免了個(gè)別情況下算法結(jié)果失靈的可能。

上述實(shí)施例中的各個(gè)序號(hào)僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中的先后順序。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，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)。