[发明专利]一种利用电流与电压导数的小电流接地故障方向检测方法

说明书

一种利用线路零序电流与电压导数之间线性度关系的小电流接地系统接地故障方向检测方法，属于配电网继电保护领域。本发明分析了不接地与经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，故障点上游与下游的电压、电流的线性度关系，提出一种利用检测点处的零序电流与电压导数之间线性度关系进行故障方向检测的方法。采集各检测点处的零序电压、零序电流，然后对零序电流采样值序列与对应的零序电压差分值序列进行线性拟合，判断拟合优度大于门槛值且拟合函数斜率大于零的检测点位于故障点下游，否则位于故障点上游。本发明对于小电流接地系统的低阻、高阻接地故障可以同时适用，提高了故障方向检测算法的适应性，有着广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明提出一种利用零序电流与零序电压导数之间线性度关系的小电流接地系统单相接地故障方向检测方法，对于不接地系统及谐振接地系统的低、高阻接地故障均能可靠检测。

背景技术

我国中压配电网多采用小电流接地方式，包括中性点不接地与中性点经消弧线圈接地(谐振接地)。由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，单相接地故障可靠检测一直比较困难。目前已有的接地故障方向检测方法中，基于稳态信息的检测方法由于需要采用故障后较长时间的信号，检测速度较低，效果并不理想；而基于接地故障的高频(数百赫兹到数千赫兹)暂态电气量的方向检测方法在检测时需要滤除工频分量，容易造成信息遗漏，特别是高阻接地时，由于故障暂态信号频率接近于工频且幅值小，基于高频暂态电气量的方向检测方法不能适用；另外专利“一种基于暂态电流投影分量幅值比较的小电流接地系统高阻接地故障定位方法”提出了一种基于暂态电流投影分量幅值比较的方向检测方法，该方法对于谐振接地系统的高阻接地故障具有较高的选线准确性，但并不适用于低阻接地故障。

可见多数方法无法同时适应不同的故障情况，需要根据系统接地方式及故障类型选择不同的算法，增加了算法的复杂性。另外，对于利用故障电气量的衰减暂态分量的方法，因工频分量在故障点上游与下游的规律相同，无法被用于定位，因此在实际应用中被视为干扰量，往往要被滤除，装置中一般采用数字滤波器滤除工频分量，不仅增加了计算量，而且在暂态信号频率与工频较为接近时，滤除效果将不明显。事实上，故障电气量的工频分量中也包含着丰富的故障信息，若能加以利用，可以有效的提高选线的可靠性。

本专利通过分析线路检测点处的零序电流与零序电压导数的线性度关系，综合故障电气量的暂态分量与工频分量绘制出了零序电流-电压导数曲线，利用各检测点处的零序电流-电压导数曲线性质的差异来反映线性度的差异，提出了一种利用零序电流与电压导数之间线性度关系的小电流接地系统单相接地故障方向检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够同时适用于不同小电流接地系统的低、高阻接地故障的方向检测算法，目的在于提高小电流接地系统的方向检测算法适应性，在故障发生后，能够快速确定故障方向，进一步指令相应断路器、开关操作切除故障线路。

本发明的技术解决方案为：

a.以母线零序电压的变化作为故障启动条件，记录故障线路各检测点处的零序电流i₀、零序电压u₀；

b.计算检测点处的零序电压变化率Δu₀/Δt；

c.对检测点处的零序电流与零序电压变化率序列曲线进行拟合；

d.利用拟合参数判断故障方向；

根据上述的小电流接地系统接地故障方向检测方法，其特征在于：

e.对采样序列进行最小二乘线性拟合，确定函数f(x)＝bx+c，利用以下公式计算系数b及c：

其中(采样序列长度为m)：

f.利用拟合优度R²来描述线性拟合的拟合程度高低，各检测点的拟合优度计算方法如下：