[发明专利]一种适用于平行三相线故障选线的磁感式电流计算方法

说明书

本发明公开了一种适用于平行三相线故障选线的磁感式电流测量方法，涉及电网故障测量技术领域。通过在距离导线中心距离R的位置环向布置磁场传感器，同一根导线上相邻磁场传感器敏感方向各自相差90°；通过磁场传感器的测量值对三相导线的瞬时电流值进行解耦计算，得到解耦补偿后的三相电流测量值。该方法实现了在对平行三相导线进行磁感式电流测量时，减少平行三相导线产生的磁场相互影响所导致的测量误差，以此保证在进行小电流接地故障选线等对测量精度要求更高的测量场景中，获得更精确的测量值从而增加选线成功率。本算法将补偿计算中的许多复杂的量进行适应性简化，节约计算步骤和复杂度，降低对测量设备计算能力的需求。

技术领域

本发明涉及电网故障测量技术领域，具体涉及一种适用于平行三相线故障选线的磁感式电流计算方法。

背景技术

多年来，接地故障选线及定位一直是国内外研究的课题。电力系统90%以上的故障发生在配电网，其中单相接地故障所占比例在70%以上。配电线路具有供电距离长、结构复杂、设备元件多等特点，且运行过程中受天气等因素影响元件易损坏，线路接地故障频繁发生，给供电可靠性带来较大影响。国内接地故障选线主要通过监测零序电流和两相电流实现。在正常运行状态下，三相电流保持平衡状态，当接地故障发生时，会产生零序电流，但是目前仅利用两个电流互感器监测两相电流，接地故障判断正确率仅为60%。

小电流接地系统选线困难，是由于单相接地故障故障电流是线路对地电容电流和电感电流，数值小，且故障前后变化微弱。且在配电网中，单相接地方式多样，接地故障状况复杂，不同系统在馈线长度、中性点接地方式等方面都有较大差异。现目前存在的一些选线方法，一般需要集中测量、比较各出线的零序电流。在我国，配电网中装设零序CT或三相CT的系统比例较小，而对于只装两相CT的小电流接地系统，由于现有算法需要对三相均进行对比，才能找到某一相的电流是与另外两相有差别的，如果没有办法同时对比三相，则很难通过算法决定是测量的两相中某一相发生故障还是未测量的一相发生故障，所以至今没有理想的选线方式。

现目前接地选线方式多采用基于故障后稳态基波或谐波信号进行分析，导致实际运行中选线精度较低。实际上，在小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电压与电流的暂态过程含有丰富的故障信息。

另外，随着负荷的增加，以及配网自动化的需求，我国大多数配电网都面临改造的问题。接地选线装置的加装也是问题之一。若按照现有接地选线装置开入要求，需要先停电，并将原有线路的电流互感器输出接入接地选线装置，没有三相CT的线路需要停电加装第三相CT，影响供电可靠性，但由于CT/电流互感器为固定的圈状器件，不可拆卸，无法在线路运行时期进行安装，只能停电后把电流的通路截断套上去安装，安装方式复杂。

因此，要合理解决单线接地故障选线的问题，需要同时兼顾对电流的准确测量和安装方便等特点。而随着有关磁敏电阻材料的研究进一步深入，有越来越多的学者和工程师将磁场测量方法作为一种电流测量方案加以应用。

磁敏电阻材料电阻值随外旋磁场的变化而变化。与传统霍尔器件相比，磁敏电阻具有结构简单、温度漂移低、线性度更高、反应更灵敏等优点。而TMR（隧穿磁阻效应）传感器在众多磁敏电阻材料中又具有测量范围广、成本低的优势，非常适宜用于高带宽、高精度的磁场测量用途。

如2012年王建国申请，申请公布号为CN 102928651A的专利“TMR电流传感器”，将TMR磁场传感芯片应用于电流测量领域，并设计了传感器的结构。但该专利仅使用了一个TMR电流传感器，很容易受到背景噪声的干扰。周边无论有任何的干扰出现，设备都只能依赖唯一的传感器将其判定为电流的变化，完全无法对电流的深度特征进行分析，更无法应用于对测量精度要求十分高的单相接地故障选线领域。