[发明专利]一种基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统

权利要求书

1.一种基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统，其特征在于，包括：数据采集模块、频谱分析模块、阻抗计算模块、以及选线算法模块；

所述数据采集模块，用于采集阻抗检测所需要的电网零序电压、支路零序电流信号；并将采集到的电网零序电压、支路零序电流信号传输给所述频谱分析模块、选线算法模块；

所述频谱分析模块，接收来自所述选线算法模块的启动命令、接收所述数据采集模块的电网零序电压、支路零序电流信号，并对这些信号进行频谱分析；频谱分析的结果，输入到阻抗计算模块；

所述阻抗计算模块，接收来自所述频谱分析模块的频谱分析结果，找到接地时的特征频段，并在特征频段内计算出各支路的特征阻抗，计算得到的各支路特征阻抗输入到选线算法模块；

所述选线算法模块，接收来自采集模块的电压信号，进行故障的识别，并在故障发生后启动所述频谱分析模块；接收来自阻抗计算模块的支路特征阻抗数据，并依据这些数据进行选线算法分析，从而判断出接地支路；在电网接地故障持续过程中，所述选线算法模块持续监测各支路阻抗及其变化，当检测到支路阻抗变化超过设定的限值后，即可判断出再次发生故障的支路及其故障类型，从而实现连续的故障选线。

2.根据权利要求1所述的基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统，其特征在于，所述数据采集模块，采集来电网零序电压、支路零序电流信号；为保证后续频谱分析、阻抗计算的准确，本模块采用了多路同步、高速采样的技术；其中：

多路同步采样，可以满足100路交流电压或电流、同步误差不超过1μS的全同步采集，保证后续频谱分析、阻抗计算时各交流量的相位误差最小；

多路高速采样，可以对每路交流电压或电流进行12.8kHz以上的高速采集，保证后续频谱分析、阻抗计算有足够的频率带宽。

3.根据权利要求1所述的基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统，其特征在于，所述频谱分析模块，对电压及电流信号进行频谱分析；为处理接地过程中产生的高频信号、并避免此高频信号引起的频谱混叠，采用了加海明窗的快速傅里叶分析算法。

4.根据权利要求1所述的基于阻抗变化检测的小电流接地电网连续选线系统，其特征在于，所述阻抗计算模块，以来自频谱分析模块的零序电压、零序电流信号的频谱特征数据为输入，计算出零序电压的特征频段、各支路的特征阻抗；其中：

所述零序电压的特征频段，是接地发生后，基于不同的接地过程，其所产生的零序电压信号频段是不同的，需要对每次接地找到其对应的接地最明显的频段；将接地过程中，零序电压幅值最大的相邻3个频率点所包含的频率范围，是为所述零序电压的特征频段；所述特征频段的中心频率点为特征频率；相邻频率点的频率间隔均为50Hz；

所述各支路的特征阻抗，是接地发生后的电网零序电压，与各支路的零序电流在特征频段内的各频率点的向量比值的向量和；由于特征频段一般包含3个频率点，特征阻抗的计算方法即为：

所述各支路的特征阻抗，在接地发生后，对接地支路而言，其反映的是其他全部正常支路的对地阻抗并联之和；对正常支路而言，其反映的是正常支路自身的对地阻抗；因此接地支路的特征阻抗是所有支路中最小的，且其阻抗方向与正常支路也差别最大；

所述各支路的特征阻抗，在电网故障持续存在、并发生连续发生新的故障时，会引起系统电压、各支路电流的改变，从而引起各支路的特征阻抗发生改变；此时，对于正常的、没有故障的支路，由于其阻抗仍然表现为支路本身的特性，故其阻抗与续发故障前没有明显变化；而对于新的续发故障的故障支路，由于其阻抗已经变为部分未故障支路的并联之和，因此其阻抗与续发故障前有明显变化，从而检测到阻抗变化，即可检测到新的续发故障支路；同时，初始故障支路的特征阻抗，也会有相应的变化，即由全部正常支路的并联阻抗之和，变为另一部分未故障支路并联阻抗之和。