[发明专利]一种输电线铁磁谐振与弧光高阻接地故障辨别方法及系统

说明书

本发明提出了一种输电线铁磁谐振与弧光高阻接地故障辨别方法，通过提取对地支路阻抗性质进行辨识，而工频铁磁谐振对地支路偏感性，弧光高阻接地故障对地支路阻抗偏阻性，二者具有明显差异，可以准确的辨别铁磁谐振故障还是弧光高阻接地故障。

技术领域

本发明属于电力系统配电线路保护相关领域，尤其涉及一种输电线铁磁谐振与弧光高阻接地故障辨别方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来电网消纳大量分布式电源以及交直流混联电网的建设与应用，使得传统交流输电线路的规模日益扩大，为保证电力系统的安全运行，输电线路频繁的投切检修极易诱发中性点直接接地系统下的单相串联铁磁谐振发生。伴随产生的过电压与过电流容易造成电力设备绝缘降低，甚至发生爆炸等恶性事故，严重威胁电力系统及工作人员的安全。

在实际系统运行中还存在类似的非线性故障或扰动，比如弧光高阻接地故障。电弧具有明显的非线性特性使得输电线路中相电压波形呈矩形波状畸变，具有高频谐波的频谱特征，同时电弧稳定燃烧时导致电压电流具有工频周期特性，与中性点直接接地系统下工频铁磁谐振时频域特征相似，导致继电保护装置难以实现工频铁磁谐振与弧光高阻接地故障的快速识别。

由于铁磁谐振与弧光高阻接地故障发生频率较高，对电力系统具有较高的危害性，国内外学者进行了大量的相关研究。针对铁磁谐振检测，可分为从时域角度和频域角度提取特征量进行检测。铁磁谐振具有特征模式多样性的特点，难以保证检测方法的可靠性，且受变压器非线性励磁特性的影响，微分状态方程无法求取完备的时域解析解，导致检测阈值设定困难。针对弧光高阻接地故障检测，从时、频域角度相继提出了凹凸性法、谐波法等，但对电弧畸变特性的准确建模依赖性较大；但是上述研究均是针对某一种扰动或故障开展研究，而实际电网中两种扰动往往相继发生，现有方法存在失效的风险。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种输电线铁磁谐振与弧光高阻接地故障辨别方法及系统，通过提取对地支路阻抗性质进行辨识，而工频铁磁谐振对地支路偏感性，弧光高阻接地故障对地支路阻抗偏阻性，二者具有明显的差异，能够准确的辨识发生铁磁谐振故障还是弧光高阻接地故障。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种输电线铁磁谐振与弧光高阻接地故障辨别方法，包括：

步骤1：实时采集输电线接地系统中工频周期内相电压和相电流并分别进行傅里叶变换，得到相电压、相电流的总谐波畸变率，若总谐波畸变率超过设定阈值，则初步判定为铁磁谐振或弧光高阻接地故障；

步骤2：对所采集的相电压和相电流进行滤波后绘制归一化伏安特性曲线，基于归一化伏安特性曲线的特征夹角是否超过阈值角，辨别发生铁磁谐振故障还是弧光高阻接地故障。

进一步的，在所述步骤1中具体为：

计算每工频周期内所采集相电流的有效值，若所计算的电流有效值大于设定的电流预设值标记为工频周期起始点；

对工频周期起始点后的工频周期内的相电压和相电流分别进行傅里叶变换计算相电压总谐波畸变率和相电流总谐波畸变率。

进一步的，在所述步骤1中：当所述总谐波畸变率超过设定阈值，且电压工频分量幅值最高，其次为高频谐波幅值，则初步判定发生铁磁谐振或弧光高阻接地故障。

进一步的，在所述步骤2中，采用切比雪夫滤波器对采集的相电压和相电流进行低通滤波。

进一步的，在所述步骤2中，基于归一化伏安特性曲线的特征夹角是否超过预设值，判定发生铁磁谐振故障还是弧光高阻接地故障具体包括：

根据实时测量的相电压和相电流绘制伏安特性曲线；