[发明专利]一种基于谐波差值判别的NUGS单相接地故障定位方法

说明书

技术领域

本发明属配电网故障定位技术领域，尤其设计一种基于谐波判别法的小电流接地系统(NUGS)单相接地故障定位方法。

背景技术

中性点不直接接地系统被广泛应用于66kV以下的配电网中，这种形式的配电网优势在于其供电的高可靠性，尤其能够在单相接地故障情形下短时期内带故障运行。然而，单相故障的电流特征在此类配电网中非常不明显，无法通过保护跳闸的手段排除故障，只能够在选出故障线的前提下利用故障指示器沿线巡视排查故障点。

目前，技术较为成熟的故障指示器实现方法包括“S注入法”和“中电阻法”，两者在一定程度上解决了故障定位难的问题。但是，前者的实现需附加高压耦合设备，硬件投资较高且对高阻及电弧不稳定故障不敏感；后者对辅助硬件设备的要求也较高，同时其实施破坏了配电网原有中性点接地性质。两者均属于有源定位法，需要主动向电网中注入非平稳信号，对配电网的安全稳定运行及其不利。

发明内容

本发明的目的是，为克服现有故障指示器实现算法的缺陷，本发明采用一种无源算法，即利用单相故障发生时刻，配电网本身所产生的高频谐波特征在故障点前后含量的差异性特征，有针对性地提出一种基于谐波差值判别的NUGS单相接地故障定位方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于谐波差值判别法的小电流接地系统单相接地故障定位方法，包括以下步骤：

1、将数台故障指示器以一定的距离分布在故障线路上，指示器应能够测量三相电流；将综合判别单元部署于母线上，该综合判别单元应能够测量三相电压，并能够与每台故障指示器进行简单的信息交互。

2、综合判别单元实时测量母线三相电压，以单相电压跌落至0.8pu以下、其他两相抬升至1.2pu以上为依据确定故障起始时刻及故障相，并向所有故障指示器发出采样请求。

3、各故障指示器实时测量相电流，并在收到综合判别单元请求后记录故障发生时刻前后一段时间的电流信号，长度为故障发生时刻前后各两个周波。

4、各故障指示器利用FFT变换将步骤3中记录的电流信号分解为直流分量、基波及高次谐波，其中高次谐波包含二次至七次的谐波。

5、舍弃步骤4中的直流分量及基波；从最靠近母线的故障指示器开始，将本台故障指示器上获取的时域信号的频域变换结果与紧跟其后的故障指示器同次谐波变换结果相减，形成各次谐波所对应的运算结果的矩阵ΔU。即

下标中运算符“-”表示两台相邻故障指示器的谐波含量值之差；k表示目标线路上所部署的故障指示器的总台数，M_j为分布在线路上的故障指示器。M_(j-1)-j为相邻两个故障指示器之间的线路段。设单相接地故障F发生在M₂和M₃之间，此时相应的故障线路段为M_2-3。

6、逐行选取矩阵ΔU的行极大值，并形成差值矩阵每个元素分别代表二次谐波至七次谐波差值的判别结果。其判别结果对应的线路段为该次谐波判断的故障段。

7、在步骤6差值矩阵中，出现次数最多线路段，即为故障线路段。

本发明的有益效果是：本发明所提出的基于谐波分量故障定位方法简单易于实现，可大幅降低其成套设备的部署成本；不改变配电网原有的接地性质，不降低小电流接地系统配电网可靠性的优势；同时也无需另行注入非平稳信号，不增加配电网安稳运行风险。

附图说明

图1是本发明试例线路结构图；

图2是本发明实施流程图；

图3为故障相判别逻辑图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1为小电流接地系统发生故障后，由故障选线技术先行选取的某条故障线路，欲利用故障指示器确定具体故障地点。M_j为分布在线路上的故障指示器。M_(j-1)-1为相邻两个测量点之间的线路段。设单相接地故障F发生在M₂和M₃之间，此时相应的故障线路段为M_2-3。

图2为本发明在图1所示的电网接线条件下进行故障定位的实施流程：基于谐波差值判别的小电流接地系统单相故障定位方法，包括以下步骤：