CN117310554A - 一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光伏配电网检测技术领域，提供了一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法，包括通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波，并根据设定的行波电流阈值，判定所述集电线路是否发生行波电流突变；当判定所述集电线路发生行波电流突变后，则获取所述集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流；根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量；根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障。该方法基于行波变化量进行计算判断来识别接地故障，不依赖零序电压和零序电流，提高了检测效率。

Description

一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法

技术领域

本发明属于技术领域光伏配电网检测技术领域，尤其涉及一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法。

背景技术

光伏线路发电占地面积广，内部集电线路接线复杂，电缆架空混架集电线路运行当中遭受了恶劣运行环境的影响，都会出现各种各样的接地故障以及隐患放电情况，导致线路跳闸，且光伏集电电缆线路不具有直接可观测性，故障点查找极为困难，架空集电线路随着运行年限增加，运行过程中，绝缘子积污与劣化、导线断股、树木超高等都会造成线路绝缘存在一定的缺陷，产生放电现象。电缆集电线路由于运行环境复杂、年限较长易出现故障，同时内部集电线路接线复杂，光伏集电电缆线路发生故障时，其故障点的查找往往存在很大的困难；电缆主绝缘和电缆接头的老化及缺陷引起隐患缺陷放电，隐患放电如不能及时处理，将给***的稳定运行造成严重的安全风险。

现有的光伏配电网的接地故障检测方法主要是低采样的稳态数据，只能解决低阻故障；对应隐患放电的故障检测采用局放的手段，离线检测效率慢，且需要停电解决，费时费力。

发明内容

本发明实施例提供一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法，旨在解决光伏配电网中隐患放电故障检测采用局放的手段，导致离线检测效率慢的问题。

本发明实施例是这样实现的：

本发明提供一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法，包括：

通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波，并根据设定的行波电流阈值，判定所述集电线路是否发生行波电流突变；

当判定所述集电线路发生行波电流突变后，则获取所述集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流；

根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量；

根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障。

更进一步地，所述根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量，包括：

根据行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流，计算任意两相行波电流采样值变化量的差值，包括AB相间差电流、BC相间差电流和CA相间差电流；

根据所述任意两相行波电流采样值变化量的差值计算任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS；

根据所述任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS计算各相行波变化不对称量。

更进一步地，所述根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障，包括：

若满足至少任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，则选出三相行波电流变化量的极大值；判断极大值是否大于另外两相行波电流变化量乘以预设的相行波变化不对称量阈值，若是，则确定出现相行波电流变化量的极大值的为接地故障相，另外两相为非故障相。

更进一步地，所述根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障，还包括：

若不满足任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，则复归。

更进一步地，所述通过行波互感器采集光伏集电线路中各个检测点的三相电流行波，具体为：

当行波传感器用于光伏配电网的变电站内的选线装置时，检测点位于变电站内各条馈线的首端，通过行波互感器采集变电站内各条馈线的首端的三相电流行波；

当行波传感器用于光伏配电网的变电站外集电线路时，检测点位于变电站外集电线路上的配电终端，通过行波互感器采集变电站外集电线路上的配电终端的三相电流行波。

本发明的有益效果：

本发明的光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波，并根据设定的行波电流阈值，判定所述集电线路是否发生行波电流突变；当判定所述集电线路发生行波电流突变后，则获取所述集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流；根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量；根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障。该方法基于行波变化量进行计算判断来识别接地故障，方案简单，易于实现，不依赖于零序电压和零序电流的限制条件，提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法的步骤示意图；

图2是本发明实施例提供的三相行波变化量示意图；

图3是本发明另一实施例提供的光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法通过基于行波变化量进行计算判断来识别接地故障，与现有技术相比，该方案简单易实现，只需要通过安装在三相线路上的行波传感单元实时采集电流或者电压行波，不需要掌握计算零模或线模等信号的特征，不依赖于零序电压和零序电流的限制条件，提高了检测效率。

实施例一

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法，包括：

S1、通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波，并根据设定的行波电流阈值，判定所述集电线路是否发生行波电流突变；

由于本发明基于行波变化量进行计算，在光伏配电网中，采用行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点，并将各个检测点的三相行波进行显示，在本实施例中通过示波器进行各个检测点的三相行波的显示，可以直观观测到电流的曲线走向，在三相行波图中如果电流曲线变化较大，如图2可知，根据设定的行波电流阈值，可以清楚观测集电线路是否发生行波电流突变。

S2、当判定所述集电线路发生行波电流突变后，则获取所述集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流；

在判定已经发生行波电流突变后，需要集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流，具体的采集方式，在本实施例，可以通过示波器显示的数据幅值进行选定。同时突变时刻前后设定时间段可以根据实际情况在合理的范围进行自行设定。

S3、根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量；

S4、根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障。

需要说明的是，在本实施例通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波。在一些实施例中也可以通过其它采集设备进行采集获取，并且该采集设备具备波形显示功能。

本发明的光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法通过对配电线路上三相行波进行实时采样监测；计算出三相行波变化量；通过判断三相行波变化量的不平衡度检测接地故障，确定是否发生接地故障。该方法基于行波变化量进行计算判断来识别接地故障，与现有技术相比，该方案简单易实现，只需要通过安装在三相线路上的行波传感单元实时采集电流或者电压行波，不需要掌握计算零模或线模等信号的特征，不依赖于零序电压和零序电流的限制条件，提高了检测效率。同时，本方法可以进行就地研判，不需要将采集到的数据传送到数据主站，可以很好的避免传统信号定位因对时等问题带来的误差。只需要通过对就地采集的行波量进行计算，从而实现对配电网单相接地故障及隐患的检测。

实施例二

请参阅图3，本实施例的根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量，包括：

S11、根据行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流，计算任意两相行波电流采样值变化量的差值，包括AB相间差电流、BC相间差电流和CA相间差电流；

在本实施例中，取窗口取突变发生时刻前后设定时间段(突变点前后各0.05ms)波形数据进行计算，则：

AB相间差电流△i_AB：

Δi_AB＝Δi_A-Δi_B

BC相间差电流△i_BC：

Δi_BC＝Δi_B-Δi_C

CA相间差电流△i_CA：

Δi_CA＝Δi_C-Δi_A

S12、根据所述任意两相行波电流采样值变化量的差值计算任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS(均方根)，表示为：

其中为i表示为(AB，BC，CA)，N为突变发生时刻前后设定时间段(突变点前后各0.05ms)采样点数。

S13、根据所述任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS计算各相行波变化不对称量，表示为：

需要说明的是，在本实施例取窗口取突变发生时刻前后设定时间段(突变点前后各0.05ms)波形数据进行计算，其并不规定为0.05ms，在另一些实施例中，可以根据实际情况进行自行拟定。

本实施例通过取突变点前后各0.05ms波形数据进行计算得到任意两相行波电流采样值变化量的差值，在进一步计算任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS，最终计算得到各相行波变化不对称量，其计算过程简单，并采集数据方便、准确以及效率高，为后续的接地故障判断提供了准确的数据来源。

实施例三

本实施例的根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障，包括：

若满足至少任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，例如满足Max(Ρ_A,Ρ_B,Ρ_C)>k(且k取值范围为[2，4])；

选出三相行波电流变化量的极大值，计为△Imax，判断极大值是否大于另外两相行波电流变化量乘以预设的相行波变化不对称量阈值，具体如下：

若同时满足|△Imax|>k*|△I1|}和|△Imax|>k*|△I2|，则确定出现相行波电流变化量的极大值的为接地故障相，另外两相为非故障相

其中，k取值范围为[2,4]，△I1、△I2分别为△Imax采样时刻下的另外两相电流行波变化量，则判为接地故障发生。

在本实施例中，△Imax＝max{|ΔIA|，|ΔIB|，|ΔIc|}，相行波电流变化量的极大值△Imax为三相中的一相行波电流变化量。

另外，在另一些实施例中，若不满足任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，则复归。复归指对保护动作所产生的报警信号的确认，在本实施例中是指接地故障信号产生，二次***发出报警信号后，已经引起值班人员的注意并采取相应的处理措施，此时值班人员可以按照工作程序将接地故障信号手动消除。

实施例四

本实施例的通过行波互感器采集光伏集电线路中各个检测点的三相电流行波，具体为：

当行波传感器用于光伏配电网的变电站内的选线装置时，检测点位于变电站内各条馈线的首端，通过行波互感器采集变电站内各条馈线的首端的三相电流行波；

当行波传感器用于光伏配电网的变电站外集电线路时，检测点位于变电站外集电线路上的配电终端，通过行波互感器采集变电站外集电线路上的配电终端的三相电流行波。

在另一些实施例中，检测点还可以重新进行选定，检测点并不是唯一的，是一个最优选，根据实际情况可以进行选定。

可以理解的是，本领域技术人员可以在以上实施例的教导下，可对以上各个实施例中各种实施方式进行组合，获得多种实施方式的技术方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏配电网的集电线路单相接地故障检测方法，其特征在于，包括：

通过行波互感器检测光伏配电网集电线路中各个检测点的三相行波，并根据设定的行波电流阈值，判定所述集电线路是否发生行波电流突变；

当判定所述集电线路发生行波电流突变后，则获取所述集电线路的行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流；

根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量；

根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障。

2.如权利要求1所述的光伏集电电缆线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述根据所述突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流计算各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量，包括：

根据行波电流突变时刻前后设定时间段的各相线路行波电流，计算任意两相行波电流采样值变化量的差值，包括AB相间差电流、BC相间差电流和CA相间差电流；

根据所述任意两相行波电流采样值变化量的差值计算任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS；

根据所述任意两相行波电流幅值变化量的有效值RMS计算各相行波变化不对称量。

3.如权利要求2所述的光伏集电电缆线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障，包括：

若满足至少任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，则选出三相行波电流变化量的极大值；判断极大值是否大于另外两相行波电流变化量乘以预设的相行波变化不对称量阈值，若是，则确定出现相行波电流变化量的极大值的为接地故障相，另外两相为非故障相。

4.如权利要求3所述的光伏集电电缆线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述根据各相线路行波电流变化量和各相行波变化不对称量进行判断，确定是否发生接地故障，还包括：

若不满足任意一相行波变化不对称量大于预设的相行波变化不对称量阈值，则复归。

5.如权利要求1所述的光伏集电电缆线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述通过行波互感器采集光伏集电线路中各个检测点的三相电流行波，具体为：

当行波传感器用于光伏配电网的变电站内的选线装置时，检测点位于变电站内各条馈线的首端，通过行波互感器采集变电站内各条馈线的首端的三相电流行波；

当行波传感器用于光伏配电网的变电站外集电线路时，检测点位于变电站外集电线路上的配电终端，通过行波互感器采集变电站外集电线路上的配电终端的三相电流行波。