[发明专利]一种小电流接地系统的接地故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统领域的方法，具体涉及一种小电流接地系统的接地故障选线方法。

背景技术

电力系统按中性点运行方式分为两种：中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。中性点直接接地或经过低值阻抗接地的系统称为中性点有效接地系统或大电流接地系统；中性点不接地、经高值阻抗接地或经消弧线圈（消弧电抗器）接地（谐振接地），称为中性点非有效接地系统或小电流接地系统。

在6～66kV配电网中，广泛采用的是小电流接地系统。配电网采用小电流接地系统的优点为：在发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，而且相与相之间的线电压仍保持对称，不影响对负荷的供电，因此允许系统短时间带故障运行，这对于减少用户停电时间，提高供电可靠性是非常有意义的。但是，相应的问题也随之而来，由于小电流接地电网单相接地时故障电流非常小，加之配电网结构复杂，运行方式多变，使配电网的故障选线受到很多的限制，给故障选线造成困难。采用常规继电保护装置根本无法准确检出故障线路，导致长期以来小电流单相接地故障选线问题成为一个技术难题。目前也提出了一些小电流接地系统的接地故障线路方法，但这些方法总体存在一定的不足之处，主要是故障特征提取能力差，选线方法单一等。

因此，需要提供一种速度更快、效率更高、判断更准确的故障选线方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种小电流接地系统的接地故障选线方法，该方法具有能够自适应的根据故障特征的大小对程控运算放大器进行动态设置，利用FPGA控制AD采样芯片实现高速采样，同时实现嵌入式处理器与FPGA模块之间的DMA通信，提升数据吞吐能力，从而使嵌入式处理器能够有更多的资源用于多种故障选线算法判断逻辑的综合应用。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种小电流接地系统的接地故障选线方法，其改进之处在于：所述方法包括以下步骤：

I、零序电压互感器和零序电流互感器分别获取小电流接地系统故障时的零序电压信号和零序电流信号；

II、二次电压变送器和二次电流变送器分别将所述电压信号和电流信号转换为故障线路识别的测量信号；

III、将所述测量信号经可编程运算放大器处理后发送至FPGA模块；

IV、FPGA模块控制AD采样模块进行高速同步采样；

V、所述FPGA模块采样获取的采样码流数据以DMA的方式送到嵌入式处理器中；

VI、所述嵌入式处理器处理所述采样码流数据；

VII、接地故障选线检测。

进一步的，所述步骤III中，所述可编程运算放大器的放大倍数由进行故障识别判断的嵌入式处理器根据接地故障时零序故障电流的强弱确定。

进一步的，所述步骤IV中，所述FPGA模块控制AD采样模块进行高速同步采样，所述FPGA模块实现高速AD采样，采样速率为25600每秒。

进一步的，所述步骤VI中，所述嵌入式处理器对所述采样码流数据进行有效值和相位信息计算，包括零序电压的基波幅值信息、基波相位信息、五次谐波幅值信息、五次谐波相位信息和零序电压的频率的计算。

进一步的，所述步骤VII包括以下步骤：

S701、根据所述步骤VI的数据及缓冲数据进行零序电压突变量检测，当零序电压突变量启动且零序电压越限则进入接地故障选线逻辑；

S702、当零序电压突变量启动，获取所有线路的暂态能量并排序，对前三大暂态能量的线路进行暂态强度检测；

当暂态强度大于2时，则运用暂态极性方法分析表征线路接地故障特征的零序电流，确定故障线路；

当暂态强度小于2时，分析零序电压的相位，当零序电压在过零点附近时，判断小电流系统是否存在消弧线圈接地，存在则确定衰减直流分量，在前三明显的暂态故障特征线路中，衰减直流分量大于另两条线路衰减直流分量之和的线路为故障线路，进入步骤S704；否则进入步骤S703；

S703、当暂态强度小于2时，小电流接地系统不存在消弧线圈接地，则确定前三大每周波零序电流幅值的线路，对比线路的相位和零序电压的相位；

若某线路的相位与零序电压相位相反，则认为故障线路；获取其零序电流码值的放大倍数，保证下次接地故障时，故障特征以所述放大倍数放大；进入步骤S705；

S704、连续3次进行步骤S702中的选线判断，若结果一致，则认为选线正确；