CN116224148A - 一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及*** - Google Patents

一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及*** Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及***，涉及电网故障判断技术领域，包括实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复；本公开准确定位故障点，提高故障处理的速度。

Description

一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及***
技术领域
本公开涉及电网故障判断技术领域，具体涉及一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及***。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在小电流接地***中，单相接地是较为常见的故障类型。小电流接地***发生单向接地时，故障相对地电压降低，非故障相对地电压升高，线电压依旧对称，在此状态下，因接地电流很小，为了保证供电可靠性，可允许运行1～2h，但是由于非故障相弧光过电压，易引起绝缘薄弱部分击穿、电压互感器铁芯饱和、***过电压，以及故障相弧光烧毁电缆、易引发人身触电伤亡事故等问题。因此，判断是否发生单相接地故障，以及定位到故障点到母线的距离，快速找到故障点并会服供电减少停电时间。
对于小电流接地***，有的单相接地后稳态故障特征不明显，常规算法无法选准。接地故障发生时暂态电流特征频率不确定，持续时间很短，高阻接地时暂态电流只有10～20mA，能够准确获取暂态特征量的算法实现有一定的难度，使用暂态算法需要较高的采样率及灵敏度，因为暂态法选线对算法以及硬件要求很高，目前大部分选线装置选线准确率很低，并且若是配电线路发生接地故障长时间无法被切除，配电线路掉落地面后，易因跨步电压或者接触电压很难自行熄灭，容易烧毁配电线路，引发火灾，严重影响供电可靠性。有的故障指示器的接地故障检测通常是通过电磁感应方法测量线路中的电流突变以及持续时间判断故障，或者通过谐波突变量化单一判断故障，单独的检测不可靠，经常误动或者拒动。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法及***，通过对小电流接地***单相接地故障的判定，然后对故障进行定位，提高接地故障判断的准确性。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，包括：
实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种小电流接地***单相接地故障分析处置***，包括：
数据采样模块，用于实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
信号分离模块，用于当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
故障判断模块，用于对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
精确定位模块，发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开的方法提高了线路接地故障判断的准确性，缩短了故障查询时间，减少了配网线路的日常维护工作量，提高了工作效率，确保了配网***给的可靠运行。
本公开的方法可测量母线和线路末端的线路电压还能准确定位故障点，提高故障处理的速度。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例中的***连接架构图；
图2为本公开实施例中的三相电压相位图；其中，图2中的(a)为正常运行时三相电压相位图；图2中的(b)为当发生A相接地时，电压相位如图；图2中的(c)为柔性电压注入后电压相位图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
本公开的一种实施例中提供了一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，包括：
S1：实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
S2：当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
S3：对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
S4：发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
作为一种实施例，具体的，当发生单相接地故障时，由小电流接地***中变电站的保护装置控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号，该电流波形信号称为投切电阻信号源；
对配电***中发生所述接地故障的线路中的交流基波进行正负半波分离；
对配电***中发生所述接地故障的线路中的五次谐波进行正负半波分离；
将基波正、负半波的首半波分别对应与五次谐波正、负半波的首半波进行对比；当基波正、负半波的首半波分别与五次谐波正、负半波的首半波同相，并且基波波形与投切电阻所产生的电流波形一致时，则判定发生单相接地故障。
在发生接地故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，控制故障点电压为0，即故障点熄弧使得故障电流为0，实现带接地故障不停点安全运行。
工作原理为：正常运行时三相电压相位图如图2的(a)所示，中性点电位0和大地N重合，当发生A相接地时，电压相位如图2的(b)所示，大地电位N随着接地电阻变小而沿着虚线由0向EA偏移，柔性电压源注入一个与EA大小相等相位相反的电压向量后，故障相A相对地电压为UA＝EA-EA＝0。A相对地电压为0，对地电流也为0，B相对地电压UB＝EB-EA＝EBA，C相对地电压为UC＝EC-EA＝ECA，非故障相对地电压变为线电压。
作为一种实施例，所述计算出故障点到母线的距离的过程包括：线路阻抗及负荷电流使得母线至线路末端之间存在一个电压差，所述电压差与线路长度成正比，当发生单相接地故障后，故障线路故障相故障点至母线的电压差母线及故障点至线路末端的电压差末端也与距离成正比，完全消弧后，故障点对地电压为0时，采集此时母线处故障相电压与线路末端故障相电压，计算出故障点到母线的距离。
所述计算故障点到母线的距离公式为：
Figure BDA0004008880610000061
其中，L为故障点到母线的距离，Ufault_bus为母线处故障相电压，Ufault_end为线路末端故障相处电压，Ltotal为线路总长度。
当零序电压超过启动定值时，判定为发生接地故障，根据三相电压判断出故障相；此时控制器向柔性消弧模块发完全消弧指令，通过柔性消弧模块注入一个电压实现故障点完全消弧，完全消弧后收集此时母线处故障相电压与线路末端故障相电压，根据上述的计算公式计算出故障点到母线距离。
实施例2
本公开的一种实施例中提供了一种小电流接地***单相接地故障分析处置***，包括：
数据采样模块，用于实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
信号分离模块，用于当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
故障判断模块，用于对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
精确定位模块，发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
数据采样模块中包括采样单元，信号分离模块中包括信号分离单元，故障判断模块中包括CPU信号处理单元，所述CPU信号处理单元连接故障执行单元，所述采样单元、信号分离单元、CPU信号处理单元、故障指示执行单元依次
相连，所述采样单元采集发生单相接地故障线路的电流量及投切电阻所产生的电流量，再通过信号分离单元将单相接地故障线路的电流的基波、五次谐波的正负半波分离，由CPU信号处理单元对比分析基波正、负半波的首半波与五次谐波正、负半波的首半波，并且同时分析对比基波波形与投切电阻所产生的电流波形作出故障判定，最后通过故障执行单元将故障信号输出及发出故障指示。本故障执行单元还包括用于获取故障接地相交流电场强度的交流电场强度传感器，该交流电场强度传感器与CPU信号处理单元相连。该交流电场强度传感器非接触地安装，不与负荷设备发生直接联系。当出现接地故障时，交流电场强度传感器将检测到线路中的电场变化以及电压的跌落。
精确定位模块中包括消弧装置，所述消弧装置连接柔性电压源、升压变压器以及单相开关，如图1所，其中(Z)为接地变压器；
所述***执行实施例1中所述的方法步骤，包括：
实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
实施例3
本公开的一种实施例中提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法步骤。
实施例4
本公开的一种实施例中提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法步骤。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，包括：
实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
2.如权利要求1所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，所述对电流波形进行分析的过程为：对所述接地故障的线路的电流波形中的交流基波进行正负半波分离，对接地故障线路中的五次谐波进行正负半波分离。
3.如权利要求2所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，将基波正、负半波的首半波分别对应与五次谐波正、负半波的首半波进行对比，当基波正、负半波的首半波分别与五次谐波正、负半波的首半波同相，并且基波波形与投切电阻所产生的电流波形一致时，则判定发生单相接地故障。
4.如权利要求1所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，当零序电压超过启动定值时，也判定为发生接地故障，根据三相电压判断出故障相，发出消弧指令，注入一个电压实现故障点完全消狐，完全消弧后收集此时母线处故障相电压与线路末端故障相电压，计算出故障点到母线的距离。
5.如权利要求4所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，所述计算出故障点到母线的距离的过程包括：线路阻抗及负荷电流使得母线至线路末端之间存在一个电压差，所述电压差与线路长度成正比，当发生单相接地故障后，故障线路故障相故障点至母线的电压差母线及故障点至线路末端的电压差末端也与距离成正比，完全消弧后，故障点对地电压为0时，采集此时母线处故障相电压与线路末端故障相电压，计算出故障点到母线的距离。
6.如权利要求4所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，所述计算故障点到母线的距离公式为：
Figure FDA0004008880600000021
其中，L为故障点到母线的距离，Ufault_bus为母线处故障相电压，Ufault_end为线路末端故障相处电压，Ltotal为线路总长度。
7.如权利要求1所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法，其特征在于，所述电流波形信号称为投切电阻信号源。
8.一种小电流接地***单相接地故障分析处置***，其特征在于，包括：
数据采样模块，用于实时采集小电流接地***母线三相电压和母线零序电压、各支路首端零序电流、各支路末端三相电压和零序电压；
信号分离模块，用于当发生接地故障后，控制电阻投切装置切入负载电阻，并控制切入和断开负载电阻的频率，获得投切电阻所产生的电流波形信号；
故障判断模块，用于对电流波形进行分析，判断是否发生单相接地故障；
精确定位模块，发生故障后，选出故障线路、故障相，并计算出需要注入的电压的幅值以及向量发送给柔性电压源，通过柔性电压源在中性点注入零序电压，当零序电压超过启动定值时，计算故障点到母线的距离，进行精确定位修复。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-7任一项所述的一种小电流接地***单相接地故障分析处置方法。
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