[发明专利]基于改进型锁相环的间歇性电弧接地故障选线方法

摘要

一种基于改进型锁相环的间歇性电弧接地故障选线方法，其特征是，使用计算机中矩阵实验室软件Matlab的可视化仿真工具Simulink进行仿真模型的搭建，进行信号提取、相位调整、幅值调整、数据处理并选线等步骤，如果某一线路谐波电流的相位与其余线路的谐波电流相位相反，且此线路谐波电流处理后的数据值大于或等于其余线路处理后数据之和，则该线路存在故障。本发明的积极效果是：实现间歇性电弧接地故障后零序电流5次谐波电流幅值和相位信息的准确提取，并依托配电网故障特性，实现准确的故障线路选择。

主权项

一种基于改进型锁相环的间歇性电弧接地故障选线方法，其特征是：使用计算机中矩阵实验室软件Matlab的可视化仿真工具Simulink进行仿真模型的搭建，按照如下步骤进行：（1）信号提取在配电网线路中，放置改进型锁相环，进行如下工作：①相位调整改进型锁相环系统的输入信号e由输入信号Ii和系统输出信号Io的差组成，经过乘法器1、增益1、低通滤波器、增益2，得到信号I1l，I1l与设置的参考频率（500×3.14）进行比较后的差值经过积分器1输出，输出信号经过相移，移相90°，得到移相信号Ip2；②幅值调整幅值调整部分由乘法器2、增益3、积分器2以及乘法器3组成；移相信号Ip2作为乘法器2的输入，乘法器2输出信号Im2经过增益3放大后，输入到积分器2中，与Ip2一起输入到乘法器3中，乘法器3的输出信号即为改进型锁相环的输出信号表示为Io；将上述改进型锁相环接入到配电网首段的三相零序电流互感器上，则锁相环输出为各条线路的零序电流五次谐波分量；（2）数据处理并选线假设各条线路经锁相环输出的信号分别为Io1、Io2、Io3......，在时间T内对它们分别进行n个点采样，得到以下数组：I01'＝[a1 a2 a3 ... an]I02'＝[b1 b2 b3 ... bn]I03'＝[c1 c2 c3 ... cn]......I01'、I02'、I03'...为采样后得到的数组；a1,a2,a3,...,an为Io1进行n个点采样后的值；b1,b2,b3,...,bn为Io2进行n个点采样后的值；c1,c2,c3,...,cn为Io3进行n个点采样后的值；n为T时间内的采样点数；由故障后线路零序电流特征知：非故障线路的谐波零序电流大小为该线路三相对地电容电流的向量和，方向由母线流向线路；故障线路的零序电流等于所有非故障线路零序电流的向量和，方向为由线路流向母线；故障线路和非故障线路的零序电流相位相差180°；设任一线路x发生接地故障：①相位比较线路x经锁相环输出的信号为Iox，在时间T内对它进行n个点采样后得：I0x'＝[x1x2x3...xn]x1,x2,x3,...,xn为Iox进行n个点采样后的值；对各出线数据采集后所得到的数组分别进行两两相乘,即I0i'×I0j'（i、j表示线路号，i=1,2,…，j=1,2,…，i＜j）；由于I0x'与I0i'（i表示线路号，i=1,2,…，i≠x）相乘所得新数组中的数据均小于等于零。这表明，Iox的相位与其余电流信号的相位相反，可初步判断线路x存在故障；②幅值比较对以上采样得到的所有数组取绝对值并求和，得到数据I01''，I02''，I03''......I01''＝a1'+a2'+a3'+...+an'I02''＝b1'+b2'+b3'+...+bn'I03''＝c1'+c2'+c3'+...+cn'......I0x''＝x1'+x2'+x3'+...+xn'a1',a2',a3',...,an'为Io1进行n个点采样并取模后的值；b1',b2',b3',...,bn'为Io2进行n个点采样并取模后的值；c1',c2',c3',...,cn'为Io3进行n个点采样并取模后的值；x1',x2',x3',...,xn'为Iox进行n个点采样并取模后的值；由上述提到的故障后线路零序电流特征有：I0x''＝I01''+I02''+I03''+...     （1）I0x''/n＝(I01''+I02''+I03''+...)/n＝(I01''/n+I02''/n+I03''/n+...)     （2）由平方和公式容易得到：(I0x''/n)2≥（I01''/n）2+(I02''/n)2+(I03''/n)2+...     （3）这样，不仅获得了各线路的零序电流模平均值，而且经过平方后，各线路数据值差值变大，更利于选线；通过以上分析可知，如果某一线路处理后的数据值大于或等于其余线路处理后数据之和，则该线路存在故障。