[发明专利]一种基于多频率零序电信号的单相接地故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统配电领域，尤其是一种低压配电网单相接地故障选线的方法。

背景技术

目前我国配电网大多数采用中性点非有效接地系统，单相接地故障占到总体故障的80％以上。随着馈线的增多，电容电流增大，长时间运行容易发生单相接地故障变成多点接地短路故障，弧光接地还会引起系统的过电压，损坏设备等问题，进而破坏系统的安全运行。所以及时找到故障线路和故障地点就十分重要。随着配电网网架的加强，分支线路的增多，用传统的巡线方法找出具体故障点非常困难。巡线方法不仅耗费了大量人力物力，而且延长了停电时间，影响供电可靠性。尤其是在气候严寒冬季或雨雪天气、路况艰难，巡线方法找故障点的方法劳动强度非常大，难以适应当前生产的需求。

单相接地短路作为发生几率最大的短路故障类型，如何在配电网发生单相接地故障后及时准确地找到故障发生的位置，隔离故障区域并恢复非故障区域的正常供电，是当前配电网单相接地故障研究中的一个重要一个目的。在不同接地方式的低压配电网中发生单相接地故障后，区分故障出线与非故障出线的方法有所不同，传统方法无法全面分析而造成选线困难。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种能够快速的实现故障定位，基于多频率零序电信号的低压配电网单相接地故障选线的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

因为非故障线路的零序电流总是超前于电压,而故障线路的零序电流滞后于电压；又因为发生单相接地故障的短时间内，故障线路的零序电流变化率要大于非故障线路的零序电流变化率，所以当系统发生单相接地故障，故障出线的零序电压与零序电流相位之比，以及其零序电流变化率会与非故障线路有所不同，据此可以进行故障选线。

这种基于多频率零序电信号的单相接地故障选线方法，通过安装在线路上不同位置的终端准确捕捉到故障后4个周期的零序电流和电压信号。然后采用FFT(快速傅里叶变换)算法或者谐波小波算法对线路4个周期的零序电信号进行谐波分析。

作为优选，通过计算得到零序电流基波、五次谐波和七次谐波三个频率的幅值和相位，以及零序电压基波、五次谐波和七次谐波三个频率的相位，也可使用其它频率的谐波或间谐波。首先利用零序电流基波、五次和七次谐波在故障后第二个周波的有效值I12、I52、I₇₂，以及第四个周波的有效值I₁₄、I₅₄、I₇₄，分别计算相应的零序电流变化率g₁、g₅、g₇；然后利用零序电压和电流的基波、五次和七次谐波在第四个周波的相位，分别计算零序电压与零序电流相位比值α₁、α₅、α₇。

利用出线发生单相故障时零序电流和电压的突变特征，若线路超过设定数量个谐波结果不符合设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：

如果g₁>K₁,则a＝1,否则a＝0；

如果g₅>K₂,则b＝1,否则b＝0；

如果g₇>K₃,则c＝1,否则c＝0；

如果0°<α₁<K₄,则d＝1,否则d＝0；

如果0°<α₅<K₅,则e＝1,否则e＝0；

如果0°<α₇<K₆,则f＝1,否则f＝0；

m＝a+b+c+d+e+f≥n；

式中，g₁、g₅、g₇：基波、五次和七次谐波的零序电流变化率；

α₁、α₅、α₇：基波、五次和七次谐波的零序电压与零序电流相位比值；

K₁、K₂、K₃：基波、五次和七次谐波的零序电流变化率设定值；

K₄、K₅、K₆：基波、五次和七次谐波的零序电压电流相位比值设定值；