CN116577603B - 一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，涉及配电自动化技术领域，用以解决现有的配电网继电保护无法推算故障点残流的技术问题。利用谐振接地***单相接地故障发生前后检测点的三相电流信息，测量三相电流突变量与突变量差分，从而实现故障点残流测算。能够在***发生单相接地故障前后，通过测量三相电流实现故障点残流的测算，原理简单明确，计算量较小。无需单独测量设备，利用***已有电流互感器即可完成信号测量。克服了线路参数不对称的影响，准确性较高。适用于随调式消弧线圈和预调式消弧线圈，适用性较强。
Description
技术领域
本申请涉及配电自动化技术领域，尤其涉及一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法。
背景技术
在谐振接地***中，单相接地故障为最主要的故障类型，尽管在消弧线圈的补偿作用下，故障点残流较小，短时间内对电力设备和***的稳定性危害不大，但是如果不及时处理，很容易引发火灾、大面积停电等更为严重的社会事故。
目前配电网继电保护的主要研究工作集中在故障检测、选线和定位等方面，相关技术已经相对成熟，相关设备已经相对完备。但是，由于在单相接地故障期间故障激励源位于故障点，检测点的故障电气量仅能反映其背后导纳特性，无法推算故障点残流，因此，尚缺乏一种合理的故障点残流测算技术。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，用以解决现有的配电网继电保护无法推算故障点残流的技术问题。
本申请实施例提供了一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：分别记录***正常以及***发生单相接地故障时的三相电流。
步骤S2：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点P的三相电流突变量，
其中，和/>分别为故障线路出线口检测点P的A、B和C相电流突变量，/>和/>分别为正常运行时检测点P的A、B和C相电流，/>和分别为发生单相接地故障后检测点P的A、B和C相电流。
步骤S3：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点Q的三相电流突变量，
其中，和/>分别为故障线路出线口检测点P的A、B和C相电流突变量，/>和/>分别为正常运行时检测点P的A、B和C相电流，/>和/>分别为发生单相接地故障后检测点P的A、B和C相电流。
步骤S4：基于如下公式，计算检测点P和检测点Q三相电流突变量差分，
其中，以及/>分别为A相、B相和C相电流突变量差分；
步骤S5：基于如下公式计算，当故障线路检测点Q位于故障点上游时的故障点残流
基于如下公式，计算故障线路检测点Q位于故障点上游时的故障点残流
本申请实施例提供的一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，具有以下有益效果：
(1)、能够在***发生单相接地故障前后，通过测量三相电流实现故障点残流的测算，原理简单明确，计算量较小。
(2)、无需单独测量设备，利用***已有电流互感器即可完成信号测量。
(3)、克服了线路参数不对称的影响，准确性较高。
(4)、适用于随调式消弧线圈和预调式消弧线圈，适用性较强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例故障点残流测算的流程图；
图2是本申请实施例中配电自动化线路图；
图3是本申请实施例仿真所采用的典型10kV谐振接地***结构；
图4是本申请实施例仿真验证所得***发生单相接地故障前后三个检测点的三相电流和故障点残流波形图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在谐振接地***中，单相接地故障为最主要的故障类型，尽管在消弧线圈的补偿作用下，故障点残流较小，短时间内对电力设备和***的稳定性危害不大，但是如果不及时处理，很容易引发火灾、大面积停电等更为严重的社会事故。
目前配电网继电保护的主要研究工作集中在故障检测、选线和定位等方面，相关技术已经相对成熟，相关设备已经相对完备。但是，由于在单相接地故障期间故障激励源位于故障点，检测点的故障电气量仅能反映其背后导纳特性，无法推算故障点残流，因此，尚缺乏一种合理的故障点残流测算技术。
本申请实施例提供了一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
图1为本申请实施例提供的一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法流程图。如图1所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤S1：分别记录***正常以及***发生单相接地故障时的三相电流。
步骤S2：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点P的三相电流突变量，
其中，和/>分别为故障线路出线口检测点P的A、B和C相电流突变量，/>和/>分别为正常运行时检测点P的A、B和C相电流，/>和/>分别为发生单相接地故障后检测点P的A、B和C相电流。
步骤S3：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点Q的三相电流突变量，
其中，和/>分别为故障线路出线口检测点P的A、B和C相电流突变量，/>和/>分别为正常运行时检测点P的A、B和C相电流，和/>分别为发生单相接地故障后检测点P的A、B和C相电流。
步骤S4：基于如下公式，计算检测点P和检测点Q三相电流突变量差分，
其中，以及/>分别为A相、B相和C相电流突变量差分；
步骤S5：基于如下公式计算，当故障线路检测点Q位于故障点上游时的故障点残流
基于如下公式，计算故障线路检测点Q位于故障点上游时的故障点残流
下面通过具体的实施例来验证本申请的可行性。
目前在配电网中，配电自动化广泛应用，在正常状态下，配电自动化能够实时监视线路分段开关与联络开关的状态以及三相电流和单相电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作；在发生故障时，获得故障记录，并能自动判别和隔离线路故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。配电自动化方案主要包括就地控制和远方控制两种类型，其中远方控制方式由于引入了配电自动化主站***，由计算机***完成故障分区与定位等工作，具有较强的计算能力，而且开关动作次数少，对***的冲击也小。随着电子通信设备的可靠性不断提高，计算机和通信设备的成本也越来越低，远方控制方式的优点愈加明显。
如图2所示，当***发生单相接地故障之后，小电流接地故障选线装置、配电自动化终端等设备迅速准确判断故障线路、故障相以及故障区段，另一方面配电自动化平台将收集故障线路上的配电自动化终端测量的故障前后的三相电压，根据本发明的方法，测算故障点残流。并将故障点残流的测算结果通过显示器等人机交互窗口进行显示。
如图3所示，在仿真所采用的典型10kV谐振接地***中，共有5条出线，其中，线路L1-L4为三相对称线路，包含电缆线路、架空线路与混合线路，不同线路类型的线路分布参数如表1所示，R0u、L0u和C0u分别为分布电阻、电感和电容参数；线路L5为三相不对称线路，三相对地参数如表2所示。仿真设置消弧线圈电感值L＝0.2H，线路L5为故障线路，单相接地故障的接地电阻Rf＝100Ω，且分别在线路L5的出线口、故障点上游和故障点下游设置检测点，记为P、Q1和Q2。
表1线路L1-L4的架空线路及电缆线路分布参数
表2线路L5的三相参数
在***发生单相接地故障前后，利用CT分别测量各线路的三相电流，故障线路的出线口检测点P、故障点上游检测点Q1和故障点下游检测点Q2测得的三相电流与故障点残流波形如图3所示，其中，t＝0为故障发生时刻。在实际情况下无法直接测量故障点残流波形，但是在仿真验证当中可以获得并用来验证算法的正确性。然后根据图4所示的流程，实施故障点残流测算方法。检测点P、Q1和Q2的三相电流及其突变量、三相电流突变量差分如表3所示。
表3线路L5的三相参数
因此，利用检测点P和Q1以及检测点P和Q2测算得到的故障点残流分别为11.02∠34.2°A和10.55∠37.1°A，仿真得到的故障点残流为10.84∠35.5°A，故障点残流的测算结果和测量结果相差较小，满足工程要求。
综上所述，本申请实施例提供的一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，能够在***发生单相接地故障前后，通过测量三相电流实现故障点残流的测算，原理简单明确，计算量较小。无需单独测量设备，利用***已有电流互感器即可完成信号测量。克服了线路参数不对称的影响，准确性较高。适用于随调式消弧线圈和预调式消弧线圈，适用性较强。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种基于三相电流突变量的故障点残流测算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：分别记录***正常以及***发生单相接地故障时的三相电流；
步骤S2：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点P的三相电流突变量，
其中，、/>和/>分别为故障线路出线口检测点P的A、B和C相电流突变量，、/>和/>分别为正常运行时检测点P的A、B和C相电流，/> 、/> 和 分别为发生单相接地故障后检测点P的A、B和C相电流；
步骤S3：基于如下公式，计算故障线路出线口检测点Q的三相电流突变量，
其中，、/>和/>分别为故障线路出线口检测点Q的A、B和C相电流突变量，、/>和/>分别为正常运行时检测点Q的A、B和C相电流，/> 、/> 和 分别为发生单相接地故障后检测点Q的A、B和C相电流；
步骤S4：基于如下公式，计算检测点P和检测点Q三相电流突变量差分，
其中，、/>以及/>分别为A相、B相和C相电流突变量差分；
步骤S5：基于如下公式计算，当故障线路检测点Q位于故障点上游时的故障点残流，
基于如下公式，计算故障线路检测点Q位于故障点下游时的故障点残流，
。
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