[发明专利]基于零序电流波形畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统保护和控制领域，特别涉及一种针对中性点经电阻接地的中压（6~66kV）配电线路高阻接地故障的检测方法。

技术背景

单相接地故障是配电系统中最常见的故障现象，大约占全部故障发生总数的70~80%左右。为了提高供电可靠性，传统上国内6kV~66kV的配电网一般采用中性点非有效接地，包括：不接地、经消弧线圈或高阻接地等方式。中性点非有效接地系统配电线路发生单相接地故障时，线电压三角形对称性保持不变，不影响负荷的持续供电；但是非故障相电压会升高到接近线电压，特别是暂态过电压能达到额定相电压值的5~6倍，严重威胁线路的绝缘水平，而且非常容易击穿线路上的薄弱点而发展为相间故障，同时单相接地故障后的故障选线存在困难。

近年来，部分大中型城市和大型企业用户逐渐采用了中性点经小电阻接地的方式，此时单相接地故障后，故障电流增大，依靠继电保护的动作隔离故障；但是这种接地方式下，也存在经树枝、沙石等高阻接地故障的情况，短路电流较小，传统的过流保护难以切除。高阻接地故障长时间存在会带来电气设备损坏、火灾和触电等危害，亟待解决。

针对高阻接地故障通常伴随电弧放电，同时接地电阻的非线性将导致故障点电流非线性畸变等特征，先后有多种故障检测方法被提出，包括：A.E.Emanuel等提出的基于二次和三次谐波相位的方法，Texas A&M University以D.B.Russell为代表等提出的基于频谱分析的方法（专利号US.5578931）、基于谐波电流和基波电压比较的方法（专利号US.5659453），D.I.Jeerings在1990年提出了采用三次谐波相对系统电压的相位变化作为故障检测的判据。清华大学董新洲、崔韬等提出了基于剩余电流谐波分量的单相接地故障检测方法（专利公开号CN101387682A），该方法仅利用了零序电流信息，适用于没有电压互感器的场合。

但是，以上方法都是利用频域信息检测高阻接地故障，其局限性在于完全忽略了电气量的时域特征，而且不同故障条件下谐波含量以及相位都会发生变化，难以选取固定的幅值和相位阈值。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提出了一种基于零序电流波形畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法，通过零序电流过零点之后其二阶导数的符号变化来判断高阻接地故障的发生。

本发明提出的基于零序电流波形畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）对馈线的零序电流进行采样，获得一个工频周波的采样值序列f(n),n=1,2,......N，N为整数，取值范围为60~240，对采样值序列进行有限冲击响应（FIR）数字低通滤波，滤波器截止频率为采样频率的1/10到1/2倍;得到滤波后的N个点的序列值F(n)；

2）用数值微分方法求F(n)的二阶导数D₂(n)，其中D₂(n)=F(n+2)+F(n-2)-2F(n)；对得到的二阶导数D₂(n)进行有限冲击响应（FIR）数字低通滤波，得到序列值F₂(n),n=1,2,......N；

3）判断F(n)的正向过零时刻t_pzero和反向过零时刻t_nzero，判断方法为：若F(n-1)<0且F(n)＞0则t_pzero＝n；若F(n-1)＞0且F(n)<0则t_nzero＝n，n=1,2,......N，且令F(0)=F(N)；