一种小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法与流程

1.一种小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法，属于电力系统继电保护技术领域。


背景技术：

2.小电阻接地系统的故障定位问题长期以来困扰着供电运行部门。小电阻接地系统零序阻抗小，当发生高阻接地故障时暂态过程不明显，零序电压与电流幅值低，传统保护方法耐过渡电阻能力差。在现有技术中，针对小电阻接地系统单相接地故障普遍采用的检测方法，主要利用小电阻投入时机的电气量变化，耐过渡电阻能力有限；反时限零序电流保护方法以及其他利用零序电流与电压的保护方法，均存在耐过渡电阻能力差的问题，难以保证动作的可靠性。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用三相电压与零序电流相位的相位差实现高阻接地故障检测，减少了零序电压对于保护动作可靠性的影响，提高了耐过渡电阻能力的小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
5.步骤a，实时采集变电站出线侧的三相电压与零序电流；
6.步骤b，当零序电压小于预设阈值或零序电流大于预设阈值两个条件至少满足一个时，表示发生故障，执行步骤c，如果零序电压大于预设阈值且零序电流小于预设阈值预设的阈值，返回步骤a；
7.步骤c，采集各条线路中出口侧的三相电压与零序电流，对线路出口侧的三相电压与零序电流进行数据截取；
8.步骤d，提取所截取的三相电压与零序电流工频分量，并分别计算三相电压的相位以及零序电流的相位；
9.步骤e，分别根据三相电压的相位与零序电流的相位，求得相电压与零序电流的三个相位差；
10.步骤f，根据判断是否满足健全判据或故障判据，当三个相位差均满足健全判据时，表示该条线路为健全线路，当三个相位差中至少一个满足故障判据时，表示该条线路为故障线路；
11.步骤g，判断得到故障线路后，故障电路中的配电自动化装置依次判断得到故障区段以及故障相。
12.优选的，在执行所述的步骤g时，判断故障区段的方法为：故障线路中的配电自动化装置依次所述执行步骤c～步骤e，每一个配电自动化装置分别求得所对应的相电压与零序电流的三个相位差，并分别根据健全判据或故障判据进行判断，相邻两个分别满足健全
判据和故障判据的配电自动化装置之间的区段即为故障区段。
13.优选的，在执行步骤g时，故障相的判断方法为：所确定的故障区段两端的两个配电自动化装置中，位于线路上游的配电自动化装置执行步骤c～步骤e，得到相电压与零序电流的三个相位差，其中满足故障判据的相位差所对应的相线为故障相。
14.优选的，所述的健全判据为：所述的三个相位差均满足或或其中表示健全线路判定裕度。
15.优选的，所述的故障判据为：所述的三个相位差至少一个满足其中表示故障线路判定裕度。
16.优选的，在执行所述的步骤c进行数据截取时，以故障起始时刻为起点，数据截取长度大于3周波。
17.优选的，在执行所述的步骤d时，通过离散傅里叶变换提取三相电压与零序电流工频分量。
18.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
19.1、在本小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法中，利用三相电压与零序电流相位的相位差实现高阻接地故障检测，减少了零序电压对于保护动作可靠性的影响，提高了耐过渡电阻能力。
20.2、在本小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法中，利用三相电压与零序电流相位比较实现高阻接地故障检测，可一并实现故障选线、定位与选相功能，减少了故障查找时间，降低了故障停电时间，提高了供电可靠性。
21.3、零序电流信号可通过传统的工频传感器采集或三相合成即可获取，无需添加额外的一次设备，也无需其他一次设备进行配合，实际应用价值高。
22.4、利用离散傅里叶变换等信号处理手段提取电压电流的工频分量，比较其工频分量相位差，无需其他处理手段，计算量低，提高了配电自动化装置运算速度。
23.5、利用高阻接地故障时三相电流与零序电流工频分量，工频分量占比高且稳定，对配电自动化装置a/d采样频率的要求低，易于实现。
附图说明
24.图1为小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法流程图。
具体实施方式
25.图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。
26.如图1所示，一种小电阻接地系统的高阻接地故障定位方法，包括如下步骤：
27.步骤1001，开始；
28.通过变电站或线路上的配电自动化装置实时采集出线侧三相电压、零序电压与零序电流，其中零序电流可通过三相合成或通过零序电流互感器获取。
29.步骤1002，检测信号是否超出预设阈值；
30.信号即为步骤1001中配电自动化装置到的零序电压与零序电流幅值，配电自动化装置判断零序电压小于预设阈值或零序电流大于预设阈值两个条件至少满足一个时，表示
发生故障，执行步骤1003，如果零序电压大于预设阈值且零序电流小于预设阈值预设的阈值，返回步骤1001。
31.步骤1003，采集各条线路出口侧三相电压与零序电流；
32.配电自动化装置采集线路出口侧的三相电压与零序电流，线路出口侧三相电压分别记为u
phaseax
(t)、u
phasebx
(t)与u
phasecx
(t)，线路出口侧零序电流记为i
0x
(t)，x＝1～n，n为系统出线总数量。其中零序电流可通过三相合成或通过零序电流互感器获取。
33.步骤1004，对三相电压和零序电流进行数据截取；
34.配电自动化装置以故障起始时刻为起点，对步骤1003中线路出口侧的三相电压与零序电流进行数据截取，数据截取长度大于3周波，截取后三相电压与零序电流分别为 u
phaseax_cut
(t)、u
phasebx_cut
(t)与u
phasecx_cut
(t)以及i
0x_cut
(t)。
35.步骤1005，提取三相电压与零序电流工频分量；
36.配电自动化装置通过常规手段，如离散傅里叶变换，对步骤1004中截取后三相电压与零序电流信息量分别进行分解，得到其中的工频分量。
37.以提取零序电流i
0x_cut
(t)的工频分量为例：
[0038][0039][0040][0041]i0x_cutf
(k)＝|i
0x_cutf
(k)|exp[jθ(k)]为第k个dft系数，|i
0x_cutf
(k)|与θ(k)分别为幅度谱与相位谱，求解相位谱θ(k)后可直接提取工频分量相位。
[0042]
提取其工频分量并计算其相位记为以及
[0043]
步骤1006，计算三相电压与零序电流工频分量相位差；
[0044]
根据步骤1005中计算得到的三相电压工频分量的相位：分别与零序电流工频分量的相位相减，求得各自的相位差：
[0045][0046][0047][0048]
步骤1007，判断线路是否满足健全判据；
[0049]
配电自动化装置根据三相电压工频分量的相位分别与零序电流工频分量相位的相位差，判断是否满足健全判据，健全判据为相位差满足或当三相电压工频分量的相位与零序电流工频分量相位的相位差均满足健全判据时，表示执行步骤1008；当至少一相的相位差满足故障判据时，执行步骤1009，故障判据为其中表示故障线路判定裕度。健全判据和故障判据中的以及分别表示健全判定裕度以及故障判定，与零序电流互感器测量误差相关。
[0050]
步骤1008，当前线路为健全线路；
[0051]
当线路三相电压工频分量的相位与零序电流工频分量相位的相位差均满足健全判据时，表示当前线路为健全线路，并返回步骤1001。
[0052]
步骤1009，当前线路为故障线路；
[0053]
当线路三相电压的工频分量相位与零序电流工频分量相位的相位差任意一个满足故障判据时，则当前线路为故障线路，执行步骤1010。
[0054]
步骤1010，判断得到故障区段；
[0055]
在执行上述步骤1001～步骤1009时，首先由变电站中的配电自动化装置执行，判断出健全线路或故障线路，在判断出故障线路之后，由故障线路中的配电自动化装置依次执行上述步骤1003～步骤1007，在故障线路中，满足故障判据的配电自动化装置与相邻的满足健全判据的配电自动化装置之间的区段即为故障区段。
[0056]
步骤1011，判断得到故障相；
[0057]
在判断出故障区段之后，故障区段的两个配电自动化装置中处于上游的配电自动化装置执行上述步骤1003～步骤1007，故障线路中三相电压工频分量的相位与零序电流工频分量相位的相位差满足故障判据的相线，即为故障相。
[0058]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。