本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，具體地說(shuō)是一種基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法。

背景技術(shù)：

1、在我國(guó)，配電網(wǎng)普遍使用小電流接地方式來(lái)提高供電穩(wěn)定性。然而，在配電網(wǎng)發(fā)生的各種故障中，單相接地故障居多，占比高達(dá)80％。這種故障不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低、系統(tǒng)不平衡，還可能造成設(shè)備損壞，并在嚴(yán)重情況下引發(fā)電氣火災(zāi)，對(duì)人身安全構(gòu)成潛在威脅。值得注意的是，單相接地故障的特征通常相對(duì)微弱，使得在故障發(fā)生后迅速做出準(zhǔn)確判斷并選出故障線路變得至關(guān)重要。這能夠快速恢復(fù)供電，減少停電時(shí)間，還有助于保護(hù)設(shè)備和人員安全，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究針對(duì)單相接地故障的故障診斷方法具有重要意義。這些方法不僅可以提高配電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，還可以降低維修成本，并在一定程度上提升供電質(zhì)量。通過(guò)及時(shí)準(zhǔn)確地診斷單相接地故障，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員可以迅速準(zhǔn)確地采取相應(yīng)措施，在最大程度上減少故障對(duì)供電系統(tǒng)的影響，確保電力供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2、在電力系統(tǒng)的故障診斷及選線領(lǐng)域，穩(wěn)態(tài)法和暫態(tài)法一直是主要的研究方向。大部分方法均能夠很好的提高故障選線的準(zhǔn)確性，但都只對(duì)含有單一線路的系統(tǒng)進(jìn)行分析。電纜-架空線混合線路因其靈活性和耐久性的優(yōu)勢(shì)，也會(huì)在小電流接地系統(tǒng)中應(yīng)用，由于電纜線和架空線的分布參數(shù)存在差異，此時(shí)傳統(tǒng)故障選線方法可能失效。因此，對(duì)于這類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)，需要探索更為先進(jìn)的故障診斷與選線方法。這一背景下，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為一項(xiàng)不可或缺的任務(wù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析電壓、電流參數(shù)以及諧波等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以迅速捕捉到系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況，進(jìn)而快速定位可能的故障源。這種針對(duì)性的診斷方法可以更加迅速地采取修復(fù)措施，從而最大程度地減少了系統(tǒng)運(yùn)行中的停電時(shí)間和生產(chǎn)損失。此外，結(jié)合各次諧波的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可以更加準(zhǔn)確地判斷故障類(lèi)型和位置，進(jìn)一步提高了診斷的精準(zhǔn)度和可靠性。這種綜合利用數(shù)據(jù)的方法有助于降低其他干擾因素對(duì)選線準(zhǔn)確率的影響。因此，基于電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的故障診斷與選線方法為解決復(fù)雜系統(tǒng)中的故障問(wèn)題提供了新的思路和解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的：

3、一種基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：該方法步驟如下：

4、s1、設(shè)定采樣頻率，同步采集配電網(wǎng)各條線路的三相電流信號(hào)；

5、s2、設(shè)定諧波分析周期，對(duì)步驟s1采集到的三相電流信號(hào)的各分相分別進(jìn)行諧波分析，提取各次諧波分析周期內(nèi)的各分相諧波電流的幅值數(shù)據(jù)；

6、s3、由步驟s2得到的各分相諧波電流的幅值數(shù)據(jù)，計(jì)算各條線路每一個(gè)諧波分析周期內(nèi)不同分相諧波電流的幅值數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的分相基波電流的諧波幅值比kn；

7、s4、由步驟s3得到的諧波幅值比kn，橫向比較同一線路同一相上的相鄰兩個(gè)諧波分析周期的諧波幅值比kn，計(jì)算諧波幅值比突變量δkn；

8、s5、根據(jù)故障線路和非故障線路的諧波特性差異，確定諧波幅值比突變量δkn的選線判據(jù)閾值δkn0；

9、s6、對(duì)比步驟s5得到的選線判據(jù)閾值δkn0和步驟s4得到的各條線路的0次諧波幅值比突變量δk0，判斷0次諧波幅值比突變量δk0是否發(fā)生異常變化，若沒(méi)有，返回步驟s1；若發(fā)生異常變化，則判斷發(fā)生小電流接地故障并標(biāo)記為δk0變，進(jìn)入步驟s7；

10、s7、將發(fā)生異常變化的線路的異常相的0次諧波幅值比突變量δk0變縱向與全部線路的0次諧波幅值比突變量δk0比較，若δk0變不是最大值，返回步驟s1；如果δk0變是最大值，則判定該發(fā)生異常變化的線路的異常相為故障線路的故障相。

11、所述步驟s1中的三相電流信號(hào)通過(guò)電壓母線出口處的電流互感器獲取。

12、所述步驟s1中的采樣頻率的設(shè)定值為12.8khz。

13、所述步驟s2中的諧波分析周期為0.02s。

14、所述步驟s2中的諧波分析采用傅里葉級(jí)數(shù)變換方法：

15、

16、其中，i(t)為采集到的某線路三相電流的其中一相的電流信號(hào)，ω為工頻50hz下的該相電流角速度，i0為該相零次諧波電流的幅值、也稱(chēng)直流分量，in表示該相第n次諧波電流的幅值，t為實(shí)際時(shí)間，為該相第n次諧波電流的相位角，n為諧波次數(shù)。

17、所述步驟s3中的諧波幅值比kn的計(jì)算方法為：

18、

19、其中，i1為某一諧波分析周期內(nèi)某線路的某一相的基波電流幅值、即對(duì)應(yīng)諧波分析周期內(nèi)的1次諧波電流幅值，通過(guò)不同線路各相諧波電流n次幅值與基波電流的幅值之比可以得到諧波幅值比。

20、所述步驟s4中的諧波幅值比突變量δkn的計(jì)算方法為：

21、δkn＝kn(k+1)-kn(k)??????(3)

22、其中kn(k)和kn(k+1)分別表示前后相鄰諧波分析周期內(nèi)某一線路某相的n次諧波電流的幅值數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的分相基波電流的諧波幅值比。

23、所述步驟s5中的選線判據(jù)閾值δkn0的確定方法為：針對(duì)某個(gè)諧波分析周期內(nèi)任一線路的任一相的0次諧波，以該0次諧波的幅值比突變量δk0的5％作為選線判據(jù)閾值δkn0，優(yōu)選3％。

24、所述步驟s7中的縱向是指同一諧波分析周期內(nèi)。

25、該選線方法采用的裝置包括：

26、電流采集模塊，用于采集系統(tǒng)中各線路的三相電流信號(hào)；

27、諧波分析模塊，用于對(duì)各線路三相電流信號(hào)進(jìn)行諧波分析；

28、選線判斷模塊，用于根據(jù)諧波幅值比突變量的變化判斷故障線路；

29、結(jié)果輸出模塊，用于輸出故障線路的判斷結(jié)果。

30、該選線方法采用的裝置還包括5g通信模塊，用于將故障線路的判斷結(jié)果傳輸至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心。

31、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

32、本發(fā)明的選線方法無(wú)需借助其他復(fù)雜設(shè)備，綜合利用了各次諧波的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有助于降低其他干擾因素對(duì)選線的影響，提高了診斷單相接地故障的精準(zhǔn)度和可靠性，即使是在復(fù)雜線路的系統(tǒng)中也能夠精確選線，具體極佳的實(shí)用性，為電力系統(tǒng)的故障診斷與選線提供了一種高效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案，同時(shí)也為電力行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了更加便捷、可持續(xù)的管理方式

技術(shù)特征：

1.一種基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：該方法步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s1中的三相電流信號(hào)通過(guò)電壓母線出口處的電流互感器獲取。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s1中的采樣頻率的設(shè)定值為12.8khz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s2中的諧波分析周期為0.02s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s2中的諧波分析采用傅里葉級(jí)數(shù)變換方法：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s3中的諧波幅值比kn的計(jì)算方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s4中的諧波幅值比突變量δkn的計(jì)算方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：所述步驟s5中的選線判據(jù)閾值δkn0的確定方法為：針對(duì)某個(gè)諧波分析周期內(nèi)任一線路的任一相的0次諧波，以該0次諧波的幅值比突變量δk0的5％作為選線判據(jù)閾值δkn0。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：該選線方法采用的裝置包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，其特征在于：該選線方法采用的裝置還包括5g通信模塊，用于將故障線路的判斷結(jié)果傳輸至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于諧波幅值比突變量的復(fù)雜線路小電流單相接地故障選線方法，該方法步驟如下：S1、同步采集配電網(wǎng)各條線路的三相電流信號(hào)；S2、進(jìn)行諧波分析、提取幅值數(shù)據(jù)；S3、計(jì)算諧波電流的幅值數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的分相基波電流的諧波幅值比K<subgt;n</subgt;；S4、橫向比較諧波幅值比K<subgt;n</subgt;、計(jì)算諧波幅值比突變量ΔK<subgt;n</subgt;；S5、確定選線判據(jù)閾值ΔK<subgt;n0</subgt;；S6、判斷0次諧波幅值比突變量ΔK<subgt;0</subgt;是否發(fā)生異常變化，若沒(méi)有返回步驟S1；若有標(biāo)記為ΔK<subgt;0變</subgt;并進(jìn)入步驟S7；S7、將ΔK<subgt;0變</subgt;縱向與全部線路的0次諧波幅值比突變量ΔK<subgt;0</subgt;比較，若ΔK<subgt;0變</subgt;不是最大值，返回步驟S1；如果ΔK<subgt;0變</subgt;是最大值，則判定為故障線路的故障相。本發(fā)明的選線方法能夠精準(zhǔn)診斷單相接地故障，即使是在復(fù)雜線路的系統(tǒng)中也能夠精確選線。

技術(shù)研發(fā)人員：陳興,呂干云,俞明,張振辰,韓鴻愈,羅子涵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23