[发明专利]一种基于SOGI的馈线终端小电流单相接地故障判别方法

说明书

本发明公开了一种基于SOGI的馈线终端小电流单相接地故障判别方法，包括以下步骤，步骤一，建立SOGI传递函数；步骤二，由SOGI传递函数推导出相位计算公式；步骤三，在单片机的AD中断中部署交流采样及录波算法，当采集的零序电压、零序电流瞬时值达到相应阈值后，启动接地故障判别算法；步骤四，利用SOGI计算零序电压和零序电流的相位差，当相位差在85°～95°之间时，告知上层发生接地故障。本发明能够准确高效的计算零序电压和零序电流基波分量的相位差，从而判别配网线路上中性点不接地的小电流系统单相接地故障。

技术领域

本发明涉及配电网自动化领域，涉及一种基于SOGI的馈线终端小电流单相接地故障判别方法。

背景技术

电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统和小电流接地系统。我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即小电流接地系统。小电流接地系统单相接地是配电系统最常见的故障，多发生在潮湿、多雨天气，由树障、配电线路绝缘子击穿、断线等诸多因素引起。单相接地不仅影响了用户的正常供电，还可能产生过电压，烧坏设备，甚至引起相间短路而扩大事故。

馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)作为一种集采集、监测和控制于一体的配电自动化设备，被广泛地应用于配电网自动化系统的升级和改造中。FTU可通过检测零序电压和零序电流来确定线路是否发生接地故障，一般检测中性点不接地的小电流系统单相接地故障判据如下：零序电压和零序电流达到相应门限，若零序电压超前零序电流90°左右，则该检测点属于故障区，否则该检测点属于非故障区。所以，如何快速准确计算零序电压与零序电流的相位差是此判据判断接地故障的关键问题。

常规的检测电压电流相位差的方法一般采用检测电压电流过零点的方法。这种方法的缺点是：电网在存在高次谐波的情况下，波形产生畸变，误差难以避免，而且过零点的寻找受采样精度制约。因此，需要发展一种能准确提取电网零序电压、零序电流基波分量，并快速计算其相位差的算法用于判断小电流系统单相接地故障。

发明内容

本发明针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种基于SOGI的馈线终端小电流单相接地故障判别方法，该方法根据馈线终端采集到的零序电压、零序电流瞬时值，通过SOGI算法提取零序电压、零序电流基波分量并计算其相位差，通过零序电压和零序电流的相位差来判断是否发生接地故障。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于SOGI的馈线终端小电流单相接地故障判别方法，包括以下步骤，

步骤一，建立SOGI传递函数；

步骤二，由SOGI传递函数推导出相位计算公式；

步骤三，在单片机的AD中断中部署交流采样及录波算法，当采集的零序电压、零序电流瞬时值达到相应阈值后，启动接地故障判别算法；

步骤四，利用SOGI计算零序电压和零序电流的相位差，当相位差在85°～95°之间时，告知上层发生接地故障。

步骤一中建立的SOGI传递函数为，

其中，v′为检测出的第n次谐波，k为控制增益，ε为误差信号，ω′为角频率。

步骤二中由步骤一的SOGI传递函数，可进一步得到两输出信号的传递函数为，

可进一步推导出以上传递函数基于正弦输入信号v＝V sin(ωt)的时间响应函数可如下表示，

其中，并且k＜2。