[发明专利]一种配网单相接地故障选线的频带自适应获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护的新方法，具体来说就是一种基于矩阵束算法的配网单相接地故障选线频带自适应获取方法。

背景技术

小电流接地系统中单相接地故障的选线问题一直是研究的热点和难点，目前主流的是基于暂态信息的选线方法。这些暂态方法主要分为两类：1)在特征频带内基于暂态零序电压和各出线零序电流之间的幅值和相位关系的选线方法；2)基于其它暂态特征的选线方法。小电流接地系统中当发生单相接地故障时，最基本的故障特征是在首容性频带内故障线路的的零序电流幅值最大且相位与其它出线零序电流相位相反，基于此可以构成选线判据。有很多判据也是基于此，比如通过判断各出线零序电流与零序电压之间的相关性进行选线，但实质是判别了各出线零序电流与零序电压之间的相位关系；基于模型参数识别的方法首先建立了各出线的π型模型，然后通过最小二乘算法求解母线侧的等效电容值实现选线，该方法的实质还是判别各出线的零序电流与零序电压之间的幅值和相位关系；

通过上述分析我们可以看出在一定的频带内各出线暂态故障特征关系是明显的，基于暂态信号的选线方法从原理上来讲能够选出故障线路，但是根据目前现场运行经验来看装置的动作成功率依然很低。究其原因，除了变电站运行不精确、电磁干扰、装置制造工艺等的影响外，频带的不合理选择也是其中的一个重要因素。频带太宽会造成不符合故障特征的频点信息参加选线，从而误选，频带太窄会造成有用信号不能被充分利用而选线失败。目前大部分选线方法中频带的选择都是依据首容性频带，这种方法易受配网运行方式的影响，且因线路参数不精确造成频带的选择不精确，所以目前急需一种精确的频带选择方法，来提升故障线路选出的准确性，从而提高装置的动作成功率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种不受运行方式、线路参数不精确等影响的小电流接地系统单相接地故障选线频带的自适应获取方法，以解决传统选线方法由于频带选择不精确带来的灵敏度不足和判据失效问题。

为实现上述任务，本发明采用如下技术解决方案是：

一种配网单相接地故障选线的频带自适应获取方法，其实现步骤如下：

步骤一，指定各出线零序电流以母线流向线路为正方向，运用矩阵束算法提取各出线零序电流的频率分量以及各频率分量的相位；

步骤二，提取各出线的共有频率分量f_i，i＝1,2,…，n，表示各出线有n个共有频率，将共有频率从小到大排序，比较各共有频率分量对应的相位；

步骤三，确定频带上限频率f_k(1≤k≤N)，f_k满足这样的条件：在其及以下，某条出线的各共有频率分量的相位一直满足与其他线路的相反或者所有出线的共有频率分量一直满足同相位，直到下一频率f_k+1时不再满足；

步骤四，确定频带下限频率f₀，对于不接地系统，频带下限为0；对于经消弧线圈接地系统，频带下限为150H；

步骤五，确定的频带为f₀～f_k。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在深入分析了小电流接地选线的故障特征后指出各出线的零序电流全响应包括0模电压作用下的强制分量以及各出线电容电感之间的自由分量。通过矩阵束算法提取各出线的强制分量并结合线路输入阻抗的相频特性，给出了一种配网单相接地时选线的频带自适应获取方法。与现有技术相比，本发明的优点是：不受配网运行方式以及线路参数不精确的影响，彻底解决了传统选线方法由于频带选择不精确带来的灵敏度不足和判据失效问题。

附图说明

图1为配网单相接地故障时的零序等效电路，

图2为小电流接地系统单相接地等值网络，

图3为PSCAD仿真配网模型示意图。

具体实施方式

图1中R_0k、L_0k、C_0k、C'_0k分别表示线路π模型的等效参数，其中C₀'_k≠C_0k，表示负荷侧分支电容等的影响。3L为消弧线圈电感，当开关打开时系统不接地，当开关合上时系统为经消弧线圈接地。i_0i(i＝1,2…，n)表示n条出线的零序电流，呈容性。i_L表示消弧线圈中的电流，呈感性。

根据单相接地故障的特点，利用卡伦鲍尔相模变换建立小电流接地系统单相接地时的等值网络，如图2所示。