一種基于諧波差值判別的nugs單相接地故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬配電網(wǎng)故障定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)計一種基于諧波判別法的小電流接地 系統(tǒng)（NUGS)單相接地故障定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中性點不直接接地系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于66kV以下的配電網(wǎng)中，這種形式的配電網(wǎng) 優(yōu)勢在于其供電的高可靠性，尤其能夠在單相接地故障情形下短時期內(nèi)帶故障運行。然而， 單相故障的電流特征在此類配電網(wǎng)中非常不明顯，無法通過保護跳閘的手段排除故障，只 能夠在選出故障線的前提下利用故障指示器沿線巡視排查故障點。
[0003] 目前，技術(shù)較為成熟的故障指示器實現(xiàn)方法包括"S注入法"和"中電阻法"，兩者 在一定程度上解決了故障定位難的問題。但是，前者的實現(xiàn)需附加高壓耦合設(shè)備，硬件投資 較高且對高阻及電弧不穩(wěn)定故障不敏感；后者對輔助硬件設(shè)備的要求也較高，同時其實施 破壞了配電網(wǎng)原有中性點接地性質(zhì)。兩者均屬于有源定位法，需要主動向電網(wǎng)中注入非平 穩(wěn)信號，對配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及其不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，為克服現(xiàn)有故障指示器實現(xiàn)算法的缺陷，本發(fā)明采用一種無源 算法，即利用單相故障發(fā)生時刻，配電網(wǎng)本身所產(chǎn)生的高頻諧波特征在故障點前后含量的 差異性特征，有針對性地提出一種基于諧波差值判別的NUGS單相接地故障定位方法。
[0005] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于諧波差值判別法的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，包括以下步 驟：
[0007] 1、將數(shù)臺故障指示器以一定的距離分布在故障線路上，指示器應(yīng)能夠測量三相電 流；將綜合判別單元部署于母線上，該綜合判別單元應(yīng)能夠測量三相電壓，并能夠與每臺故 障指示器進(jìn)行簡單的信息交互。
[0008] 2、綜合判別單元實時測量母線三相電壓，以單相電壓跌落至0. 8pu以下、其他兩 相抬升至I. 2pu以上為依據(jù)確定故障起始時刻及故障相，并向所有故障指示器發(fā)出采樣請 求。
[0009] 3、各故障指示器實時測量相電流，并在收到綜合判別單元請求后記錄故障發(fā)生時 刻前后一段時間的電流信號，長度為故障發(fā)生時刻前后各兩個周波。
[0010] 4、各故障指示器利用FFT變換將步驟3中記錄的電流信號分解為直流分量、基波 及高次諧波，其中高次諧波包含二次至七次的諧波。
[0011] 5、舍棄步驟4中的直流分量及基波；從最靠近母線的故障指示器開始，將本臺故 障指示器上獲取的時域信號的頻域變換結(jié)果與緊跟其后的故障指示器同次諧波變換結(jié)果 相減，形成各次諧波所對應(yīng)的運算結(jié)果的矩陣Δυ。即
[0012]
[0013] 下標(biāo)中運算符表示兩臺相鄰故障指示器的諧波含量值之差；k表示目標(biāo)線路 上所部署的故障指示器的總臺數(shù)，Mj為分布在線路上的故障指示器。為相鄰兩個故 障指示器之間的線路段。設(shè)單相接地故障F發(fā)生在仏和M 3之間，此時相應(yīng)的故障線路段為 M2_3〇
[0014] 6、逐行選取矩陣AU的行極大值，并形成差值矩陣
每個元素分別代表二次諧波至七次諧波差 值的判別結(jié)果。其判別結(jié)果對應(yīng)的線路段為該次諧波判斷的故障段。
[0015] 7、在步驟6差值矩陣中，出現(xiàn)次數(shù)最多線路段，即為故障線路段。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提出的基于諧波分量故障定位方法簡單易于實 現(xiàn)，可大幅降低其成套設(shè)備的部署成本；不改變配電網(wǎng)原有的接地性質(zhì)，不降低小電流接地 系統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性的優(yōu)勢；同時也無需另行注入非平穩(wěn)信號，不增加配電網(wǎng)安穩(wěn)運行風(fēng)險。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明試?yán)€路結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實施流程圖；
[0019] 圖3為故障相判別邏輯圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 圖1為小電流接地系統(tǒng)發(fā)生故障后，由故障選線技術(shù)先行選取的某條故障線路， 欲利用故障指示器確定具體故障地點。Mj為分布在線路上的故障指示器。相鄰兩 個測量點之間的線路段。設(shè)單相接地故障F發(fā)生在仏和M 3之間，此時相應(yīng)的故障線路段為 M2_3〇
[0022] 圖2為本發(fā)明在圖1所示的電網(wǎng)接線條件下進(jìn)行故障定位的實施流程：基于諧波 差值判別的小電流接地系統(tǒng)單相故障定位方法，包括以下步驟：
[0023] 1、綜合判別單元實時采集母線三相相電壓信號，記為Ua，Ub及U。。若某相相電壓 跌落至〇. 8pu以下，同時另外兩相上升至I. 2pu以上，遂將電壓發(fā)生跌落的相別判斷為故障 相，如圖3所示。同時立即向各故障指示器發(fā)送采樣命令及故障相別信息。
[0024] 2、各故障指示器收到信息后立即收集故障相電流前后各兩個周波數(shù)據(jù)。
[0025] 3、各故障指示器利用FFT變換將截取的信號分解成直流分量、基波及高次諧波。
[0026] 4、保留高次諧波，并從二次諧波開始，至七次諧波為止，形成各故障指示器上記錄 的各次諧波含量值的矩陣U，即
[0027]
[0028] 式中的Μ】表示第j臺故障指示器上記錄的n次諧波含量值。k為分布在線路上故 障指示器的總數(shù)量
[0029] 5、從最靠近母線的故障指示器開始，將本臺故障指示器上獲取的時域信號的頻域 變換結(jié)果與緊跟其后的故障指示器同次諧波變換結(jié)果相減，得到
。即：
[0030]
[0031] 并形成各次諧波的的矩陣Λυ。即
[0032]
[0033] 6、逐行選取矩陣AU的行極大值，并形成差值矩陣Λ Umax，即：
[0034]
[0035] 其中表示η次諧波中差值的最大值。該值對應(yīng)的線路段為通過η次諧波 判斷的故障發(fā)生段，將該故障段作為由該次諧波產(chǎn)生的判別結(jié)果。
[0036] 7、在產(chǎn)生的η-1個判別結(jié)果中，采用"少數(shù)服從多數(shù)"的原則。將出線次數(shù)最多的 線路段判定為故障點發(fā)生的路段。
[0037] 以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實例和附圖所公 開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護 的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于諧波差值判別的NUGS單相接地故障定位方法，其特征在于，利用單相故障 發(fā)生時刻，配電網(wǎng)本身所產(chǎn)生的高頻諧波在故障點前后含量的差異性特征，有針對性地提 出一種基于諧波差值判別的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的定位方法； 所述方法包括以下步驟： (1) 將數(shù)臺故障指示器以一定的距離分布在故障線路上，指示器應(yīng)能夠測量三相電流； 將綜合判別單元部署于母線上，所述綜合判別單元應(yīng)能夠測量三相電壓，并能夠與每臺故 障指示器進(jìn)行簡單的信息交互； (2) 綜合判別單元實時測量母線三相電壓，以單相電壓跌落至0. 8pu以下、其他兩相抬 升至1. 2pu以上為依據(jù)，確定故障起始時刻及故障相，并向所有故障指示器發(fā)出采樣請求； (3) 各故障指示器實時測量相電流，并在收到綜合判別單元請求后記錄故障發(fā)生時刻 前后一段時間的電流信號，長度為故障發(fā)生時刻前后各兩個周波； (4) 各故障指示器利用FFT變換將步驟（3)中記錄的電流信號分解為直流分量、基波及 高次諧波，其中高次諧波包含二次至七次的諧波； (5) 舍棄步驟（4)中的直流分量及基波；從最靠近母線的故障指示器開始，將本臺故障 指示器上獲取的時域信號的頻域變換結(jié)果與緊跟其后的故障指示器同次諧波變換結(jié)果相 減，形成各次諧波所對應(yīng)的運算結(jié)果的矩陣AU;即：式中，下標(biāo)中運算符表示兩臺相鄰故障指示器的諧波含量值之差；k表示目標(biāo)線路 上所部署的故障指示器的總臺數(shù)，Mj為分布在線路上的故障指示器。M&tj為相鄰兩個故 障指示器之間的線路段；設(shè)單相接地故障F發(fā)生在仏和M3之間，此時相應(yīng)的故障線路段為 M2-3; (6) 逐行選取矩陣AU的行極大值，并形成差值矩陣，每個元素分別代表二次諧波至七次諧波差 值的判別結(jié)果；其判別結(jié)果對應(yīng)的線路段為該次諧波判斷的故障段； (7) 在步驟（6)差值矩陣中，出現(xiàn)次數(shù)最多線路段，即為故障線路段。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于諧波差值判別的NUGS單相接地故障定位方法，其特 征在于，所述方法對諧波含量差值給出了明確計算方法，并且依據(jù)母線測量電壓和饋線上 相電流，對故障段的判別給出了明確的判據(jù)。
【專利摘要】一種基于諧波差值判別的NUGS單相接地故障定位方法，該方法在故障發(fā)生時刻，向所有故障指示器發(fā)出采樣請求，記錄故障發(fā)生時刻前后一段時間的電流信號，利用FFT變換將記錄的電流信號分解為直流分量、基波及高次諧波。保留高次諧波，將每臺故障指示器上獲取的諧波含量值與緊跟其后的故障指示器同次諧波含量值相減，形成各次諧波所對應(yīng)的運算結(jié)果的矩陣 。逐行選取矩陣的行極大值，并形成差值矩陣。將中出線次數(shù)最多的線路段判定為故障段。本發(fā)明提出故障定位方法結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，可大幅降低其成套設(shè)備的部署成本；不改變配電網(wǎng)原有的接地性質(zhì)，不降低小電流接地系統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性的優(yōu)勢；同時也無需另行注入非平穩(wěn)信號，不增加配電網(wǎng)安穩(wěn)運行風(fēng)險。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN104914352
【申請?zhí)枴緾N201510229197
【發(fā)明人】潘本仁, 萬勇, 郭亮, 梁繼涵, 童寧
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 華中科技大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月7日