CN104820169B - 一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法，中性点经调容式消弧线圈接地***发生单相接地故障，并且已选出故障线路，控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通，此时，***会产生瞬时的扰动脉冲，此扰动脉冲信号会通过故障点流入大地，利用脉冲检测装置检测母线处故障线路始端的电压和电流扰动信号，再对此扰动信号进行FFT分析，得到各次谐波，再利用谐波阻抗理论计算出故障距离。本发明基于调容式消弧线圈自身，不依靠过多的外部设备，简单经济。扰动信号的幅值可控，通过控制晶闸管的导通角，使得扰动信号在不同接地电阻情况下，都能有足够的强度被检测到，并且又不至于大到影响***的运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力***中接地故障的定位方法，尤其涉及一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法。
背景技术
中性点经消弧线圈接地***在我国配电网中占据着非常重要的位置。它结构复杂，分支众多，使其容易发生接地故障，在这其中，单相接地故障是最为常见的情况，当其发生单相接地故障时，由于中性点经消弧线圈接地，所以故障处的短路电流不是特别大，而且线路中的三相线电压仍然对称，所以***可以允许再继续运行1～2h，但是此时，非故障相的对地电压会升高为原来的倍，故障点与地之间可能会产生间歇性弧光接地，威胁着电气设备的绝缘性，如果不尽快的采取措施，查找，排除故障点，可能会引发两点或多点的故障扩散，对电网的运行产生严重的危害。所以，快速，准确的对单相接地故障进行定位对电网的安全运行以及经济利益具有十分重要的作用。
目前关于故障定位的研究主要集中在故障区段定位和故障测距两个方面。故障区段定位是指对发生故障的供电区段进行定位，隔离，以便恢复非故障区段的正常运行。它主要分为两类，一类是基于线路上的自动化设备(如FTU)实时检测线路上的电气信息，对信息进行整合，判定，以此确定故障区段，但这对电网的自动化水平要求较高而且维护成本大。另一类是基于电力用户故障投诉电话以及供电单位掌握的相关信息,如电话号码，地理信息，设备信息和用户代码等对故障区段进行定位，但这类方法必须建立在地区通讯水平顺畅以及供电单位自身信息完善的基础之上。
故障测距是指利用故障线路上的电气信息对故障距离进行直接计算，主要有阻抗法和行波法两类方法。阻抗法主要利用故障时线路上的电压，电流信息计算线路阻抗，进而推算故障距离，阻抗法应用简单，成本便宜，但容易受到接地电阻，负荷的影响。行波法主要是利用发生故障时产生的暂态行波到达检测点的时间来推算故障距离。但考虑到配电网结构复杂，分支众多，使得暂态行波的折射波，反射波过多，不宜分辨，对测距的精度产生一定的影响。
综上，为了提高供电的可靠性与经济性，对中性点经消弧线圈接地***的单相接地故障定位的研究显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法，基于调容式消弧线圈自身，不依靠过多的外部设备，简单经济.定位准确。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法，中性点经调容式消弧线圈接地***发生单相接地故障，并且已选出故障线路，控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通，此时，***会产生瞬时的扰动脉冲，此扰动脉冲信号会通过故障点流入大地，利用脉冲检测装置检测母线处故障线路始端的电压和电流扰动信号，再对此扰动信号进行FFT分析，得到各次谐波，再利用谐波阻抗理论计算出故障距离。
对电压和电流扰动信号进行FFT分析的方法为：
在故障线路的初始端提取扰动电压信号u(t)和电流信号i(t)，对电压信号u(t)和电流信号i(t)分别进行FFT分析，得到不同频次下的电压谐波分量U(jnω)和电流谐波分量I(jnω)，其中n为不等于0的自然数，分析过程中，舍弃幅值大小低于基波1％的谐波分量；利用得到的电压谐波分量和电流谐波分量与谐波阻抗理论计算故障距离。
利用谐波阻抗理论计算故障距离时，通过谐波阻抗理论计算靠近母线的故障线路端口到故障点的线路阻抗，然后利用线路的单位距离阻抗参数计算故障距离，具体过程如下：
从线路初始端到故障点的谐波阻抗为：
其中，R为线路电阻与接地电阻之和，L为线路电感，在得到不同频次下的线路谐波阻抗后，对谐波阻抗的计算结果进行拟合分析，从而得到正确的线路电感值L线，再利用公式(2)计算故障距离：
x＝L线/l (2)
其中，x为故障距离，l为线路单位距离的电感值。
控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通的方法为：
调容式消弧线圈工作在故障状态时，为实现线路灭弧和消除接地过电压，利用反并联晶闸管使它的若干组二次电容负荷绕组投入工作；此时，控制反并联晶闸管瞬时导通使一组未投入运行的电容负荷绕组短时间投入电路，那么在消弧线圈一次侧电感电流会产生一扰动脉冲信号，此信号会经故障线路的故障点流行大地。
本发明的有益效果：
(1)本发明基于调容式消弧线圈自身，不依靠过多的外部设备，简单经济。
(2)扰动信号的幅值可控，通过控制晶闸管的导通角，使得扰动信号在不同接地电阻情况下，都能有足够的强度被检测到，并且又不至于大到影响***的运行。
(3)扰动信号的产生时间可控，使得扰动信号的检测有预见性，提高了方案的可操作性。
(4)扰动信号的电流特征可控，使得扰动信号有别于其他干扰信号，提高了信号的可辨识度。
附图说明
图1为单相接地故障测距示意图；
图2为本发明的流程示意图
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，中性点经调容式消弧线圈接地***发生单相接地故障。
如图2所示，一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法，发生单相接地故障，并且已选出故障线路，控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通，此时，***会产生瞬时的扰动脉冲，此扰动脉冲信号的大部分会通过故障点流入大地，利用脉冲检测装置检测母线处故障线路始端的电压和电流扰动信号，再对此扰动信号进行FFT分析，得到各次谐波，再利用谐波阻抗理论计算出故障距离。
对电压和电流扰动信号进行FFT分析的方法为：
在故障线路的初始端提取扰动电压信号u(t)和电流信号i(t)，对电压信号u(t)和电流信号i(t)分别进行FFT分析，得到不同频次下的电压谐波分量U(jnω)和电流谐波分量I(jnω)，其中n为不等于0的自然数，分析过程中，舍弃幅值大小低于基波1％的谐波分量；利用得到的电压谐波分量和电流谐波分量与谐波阻抗理论计算故障距离。
利用谐波阻抗理论计算故障距离时，通过谐波阻抗理论计算靠近母线的故障线路端口到故障点的线路阻抗，然后利用线路的单位距离阻抗参数计算故障距离，具体过程如下：
从线路初始端到故障点的谐波阻抗为：
其中，R为线路电阻与接地电阻之和，L为线路电感，在得到不同频次下的线路谐波阻抗后，对谐波阻抗的计算结果进行拟合分析，从而得到正确的线路电感值L线，再利用公式(2)计算故障距离：
x＝L线/l (2)
其中，x为故障距离，l为线路单位距离的电感值。
控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通的方法为：
调容式消弧线圈工作在故障状态时，为实现线路灭弧和消除接地过电压，利用反并联晶闸管使它的若干组二次电容负荷绕组投入工作；此时，控制反并联晶闸管瞬时导通使一组未投入运行的电容负荷绕组短时间投入电路，那么在消弧线圈一次侧电感电流会产生一扰动脉冲信号，此信号会经故障线路的故障点流行大地。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种中性点经消弧线圈接地***单相接地故障定位方法，中性点经调容式消弧线圈接地***发生单相接地故障，并且已选出故障线路，其特征是，控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通，此时，***会产生瞬时的扰动脉冲，此扰动脉冲信号会通过故障点流入大地，利用脉冲检测装置检测母线处故障线路始端的电压和电流扰动信号，再对此扰动信号进行FFT分析，得到各次谐波，再利用谐波阻抗理论计算出故障距离；
控制调容式消弧线圈的晶闸管瞬时导通的方法为：
调容式消弧线圈工作在故障状态时，为实现线路灭弧和消除接地过电压，利用反并联晶闸管使它的若干组二次电容负荷绕组投入工作； 此时，控制反并联晶闸管瞬时导通使一组未投入运行的电容负荷绕组短时间投入电路，那么在消弧线圈一次侧电感电流会产生一扰动脉冲信号，此信号会经故障线路的故障点流行大地；
对电压和电流扰动信号进行 FFT 分析的方法为：
在故障线路的初始端提取扰动电压信号u(t)和电流信号i(t)，对电压信号u(t)和电流信号i(t)分别进行FFT分析，得到不同频次下的电压谐波分量U(jnω)和电流谐波分量I(jn ω)，其中n为不等于0的自然数，分析过程中，舍弃幅值大小低于基波1%的谐波分量；利用得到的电压谐波分量和电流谐波分量与谐波阻抗理论计算故障距离；
利用谐波阻抗理论计算故障距离时， 通过谐波阻抗理论计算靠近母线的故障线路端口到
故障点的线路阻抗，然后利用线路的单位距离阻抗参数计算故障距离，具体过程如下：
从线路初始端到故障点的谐波阻抗为
其中，R为线路电阻与接地电阻之和，L为线路电感，在得到不同频次下的线路谐波阻抗后，对谐波阻抗的计算结果进行拟合分析，从而得到正确的线路电感值L线，再利用公式（2）计算故障距离：
其中，x为故障距离，l为线路单位距离的电感值。
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