CN108226709A - 一种小电流接地综合选线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小电流接地综合选线方法，采用多种方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性；该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用，该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态量选线方法形成优势互补，综合选线方法，选线结果非常可靠，连续选线技术，装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判，短时准确的选出故障线路，大大减少了经济损失，增加了供电可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种小电流接地综合选线方法，属于小电流接地综合选线控制领域。
背景技术
我国城市电网及厂矿企业的中压***，一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，简称小电流接地***。当小电流接地***中发生单相接地时，由于故障点电流较小，且由于***三相电压仍然对称不影响对负荷的正常供电，一般允许继续带故障运行1-2小时。但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。同时，弧光接地还会引起全***过电压，进而损坏设备，破坏***安全运行。因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除,以防止单相接地故障进一步扩大。
普遍应用的小电流接地选线装置保护方法有三种,包括反应零序电流大小的接地保护,反应零序电流方的接地保护,群体比幅比相法。
小电流接地选线装置的反应零序电流大小的接地保护,是利用长线路对地电容大,电容电流大；短线路对地电容小,电容电流小。
反应零序电流方的接地保护,是利用故障线路零序电流滞后零序电压90o,非故障线路零序电流超前零序电压90o作为判据。
群体比幅比相法对所有的线路的零序电流大小和方向进行综合比较,判别出故障线路。虽然方法很多,但是不能随便选择。
早期的选线装置常发生误选和漏选，效果不能令人满意。“选线准确率偏低”是长期困扰人们的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种小电流接地综合选线方法，采用多种方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种小电流接地综合选线方法，具体包含如下步骤；
步骤1，采用智能群体比幅比相法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤2，采用谐波比幅比相法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤3，采用小波法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤4，采用首半波法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤5，采用有功分量法、能量法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤6，采用突变量选线方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤7，采用有效域技术进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤8，采用连续选线技术进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤1具体包含如下步骤：对于中性点不接地***，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤2具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，谐波分量处于欠补偿状态，如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤3具体包含如下步骤：小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，能够从信号中提取到局部化的有用成分；小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据，由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大，特别是发生弧光接地故障或间歇性弧光接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长，暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系，可以用来选线。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤4具体包含如下步骤：小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤5具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线，由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤6具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤7具体包含如下步骤：本装置通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w，其中，0<w<1，应用证据理论把这些信息组合起来，使最终选线结果反映了各种方法共同的支持点，选线结果非常可靠。
作为本发明一种小电流接地综合选线方法的进一步优选方案，所述步骤8具体包含如下步骤：连续选线技术是针对小电流接地***单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、采用多种方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性；该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用，该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态量选线方法形成优势互补，综合选线方法，选线结果非常可靠，连续选线技术，装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判，第五、短时准确的选出故障线路，大大减少了经济损失，增加了供电可靠性。
2、智能型的比幅比相方法采用Butterworth数字滤波器，对信号进行有效的数字滤波处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性；
3、谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差；
4、由于电网中的暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，因此利用暂态信息选线的主要困难是如何准确地提取有用的暂态信号、如何合理地表示信号并构造出能适应信号特点的选线判据。我们提出的小波选线方法很好地解决了这些问题，使暂态信号得到了充分利用；
5、通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用；
6、由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路；
7、在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高；
8、装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。
附图说明
图1是本发明装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种小电流接地综合选线方法采用多种方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性。
1.智能群体比幅比相法
对于中性点不接地***，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰和有效域方面存在一定的缺陷。智能型的比幅比相方法采用Butterworth数字滤波器，对信号进行有效的数字滤波处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性。
2.谐波比幅比相法
谐波比幅比相法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地***，谐波分量处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差。
3.小波法
小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，能够从信号中提取到局部化的有用成分。
小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据。由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大。特别是发生弧光接地故障或间歇性弧光接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长。暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系，可以用来选线。由于电网中的暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，因此利用暂态信息选线的主要困难是如何准确地提取有用的暂态信号、如何合理地表示信号并构造出能适应信号特点的选线判据。我们提出的小波选线方法很好地解决了这些问题，使暂态信号得到了充分利用。
4.首半波法
小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
5.有功分量法、能量法
这两种方法的原理相同，对于中性点经消弧线圈接地***，消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线。由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路。
6.突变量选线方法
对于中性点经消弧线圈接地***，我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。
7.有效域技术
本装置通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w(0<w<1)。应用证据理论把这些信息组合起来，使最终选线结果反映了各种方法共同的支持点，选线结果非常可靠。
8.连续选线技术
连续选线技术是针对小电流接地***单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果，而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。
综合选线方法：结合现有的选线技术通过大数据分析，综合排列选线的可能性、正确性。
Claims (9)
1.一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：具体包含如下步骤；
步骤1，采用智能群体比幅比相法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤2，采用谐波比幅比相法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤3，采用小波法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤4，采用首半波法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤5，采用有功分量法、能量法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤6，采用突变量选线方法进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤7，采用有效域技术进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路；
步骤8，采用连续选线技术进行计算，根据数据建模对比综合选出故障线路。
2.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤1具体包含如下步骤：对于中性点不接地***，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。
3.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤2具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，谐波分量处于欠补偿状态，如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。
4.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤3具体包含如下步骤：小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，能够从信号中提取到局部化的有用成分；小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据，由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大，特别是发生弧光接地故障或间歇性弧光接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长，暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系，可以用来选线。
5.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤4具体包含如下步骤：小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
6.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤5具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线，由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路。
7.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤6具体包含如下步骤：对于中性点经消弧线圈接地***，我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。
8.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤7具体包含如下步骤：本装置通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w，其中，0<w<1，应用证据理论把这些信息组合起来，使最终选线结果反映了各种方法共同的支持点，选线结果非常可靠。
9.根据权利要求1所述的一种小电流接地综合选线方法，其特征在于：所述步骤8具体包含如下步骤：连续选线技术是针对小电流接地***单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。
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