专利名称：一种输电线路高阻接地与金属性接地故障的辨别方法
技术领域：
本发明涉及一种对输电线路遭到雷击时产生的接地故障--高阻接地故障与金属性接地故障的辨别方法。
背景技术：
输电线路是电力网的重要组成部分，是电力系统不可缺少的连接元件。由于其穿越的地区地质条件、气象条件等自然条件复杂多变，可能引起故障的因素很多，所以电力系统的大部分故障都发生在输电线路上。一旦发生故障，不仅会对电气设备造成直接的损坏， 影响系统供电，而且往往直接威胁系统稳定。高压输电线路发生故障后要求准确识别故障类型，一方面这对分析和排除故障具有重要意义，另一方面对于有效采取输电线路防护措施具有指导作用。例如，当输电线路发生接地故障后，需要快速而准确地辨别出该故障是高阻性接地故障，还是金属性接地故障， 为分析和排除故障提供依据。目前，国内还没有直接的监测技术实现故障原因的辨识，对事故原因的确认普遍采用的是结合气象条件、线路状态的信息以及现场巡线的现象特点进行判断。由于缺乏有效的技术手段来鉴别故障原因，同时巡线的工作质量有时难以控制，有些事故难以找到真实原因。这使得输电线路的运行维护水平提升受到制约，也直接影响了输电线路安全运行的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题，就是提供一种当输电线路发生接地故障后，能够快速而准确地辨别出该故障是高阻性接地故障，还是金属性接地故障的方法，为分析和排除故障提供依据。为解决上述技术问题，本发明的基于高频行波电流的输电线路高阻接地故障与金属性接地故障的辨别方法，通过对输电线路电流采样测量，获取输电线路接地故障高频行波的波形时域数据，并通过傅里叶分析得到的频域信息准确简明地辨别出故障是高阻性接地故障还是金属性接地故障。具体包括以下步骤1)利用柔性无磁芯Rogowski线圈对输电线路上的电流进行采样测量；2)选取典型有效数据区间；3)对时域有效数据做频域分析；4)将波形主频与选定的分界频率进行对比判别出接地故障类型。利用柔性无磁芯Rogowski线圈电流测量装置结构简单、体积小巧，可准确获取波形数据。通过对大量数据的仿真观察得出高阻接地故障与金属性接地故障的电磁暂态特征差别明显，故经过傅里叶变换后得到的频域信息对比明显，其中最大的差别体现在波形主频所在的位置。通过分析两种故障的频率特征，就能够准确而简明的判定高阻接地故障与金属性接地故障。有益效果本方法基于故障高频暂态信号的频率特性，与以往利用工频电压进行故障类型识别的方法相比，具有不受线路负荷电流、线路长度和过渡电阻影响的特点，而且具有判据简单易于实现的优点。
图1是本发明基于高频行波电流的输电线路高阻接地故障与金属性接地故障的辨别方法的步骤流程图；图2是本发明金属性接地故障时域数据波形图；图3是本发明金属性接地故障波形频谱图；图4是本发明高阻性接地故障时域数据波形图；图5是本发明高阻性接地故障波形频谱图。
具体实施例方式请参阅图1，图1是本发明的基于高频行波电流的输电线路高阻接地故障与金属性接地故障的辨别方法实施例的步骤流程图。所属辨别方法包括以下步骤步骤S-1，利用柔性无磁芯Rogowski线圈对输电线路上的电流进行采样测量。在本步骤中，利用柔性无磁芯Rogowski线圈自积分电路对输电线路上的电流进行采样测量，选取采样频率为10MHz，采样点数为4000，获取线路接地故障波形时域数据， 如图2和图4所示，可以看出两种故障的电磁暂态特征差别很大。Rogowski线圈相对于传统的安培表、电流互感器、分流器等电流测量方法有许多优点测量频带宽，测量范围广，隔离性好，结构简单易于加工，体积小，重量轻，成本低，对大电流测量准确有效。线圈具有良好的积分特性，提高了测量波形的准确度。步骤S-2，选取典型有效数据区间。在本步骤中，选取行波数据触发采样测量的电流触发值即第900点之后的IOM个数据作为典型有效数据区间，得到一个长度为IOM的有限长数据序列(900，1923)，作为下一步骤中离散傅里叶变换的有效数据。步骤S-3，对时域有效数据做频域分析。在本步骤中，进行离散的傅里叶变换，其中分析点数为IOM个，基波频率为 9.7KHz。经傅里叶变换后，得到金属性接地故障和高阻性接地故障的波谱图，如图3和图 5所示。从中获取接地故障电流的频域信息，快速的得出波形的主频fmax分别在直流处和 9. 7KHz 处。步骤S-4，将波形主频与选定的分界频率进行对比判别出接地故障类型。选定的分界频率fF为基波频率即9. 7KHz，将离散波谱序列中波形的主频fmax与分界频率即基波频率进行对比当fmax = 9. 7KHz = fF时判定为金属性接地故障，如图3所示；当fmax = 0. IKHz < fF时判定为非金属性接地故障，如图5所示。
准确简便地辨别出了金属性接地故障和高阻性接地故障。
权利要求
1.一种输电线路高阻接地与金属性接地故障的辨别方法，其特征在于包括以下步骤 步骤s-l，利用Rogowski线圈对输电线路上的电流进行采样测量；步骤S-2，选取典型有效数据区间； 步骤S-3，将时域有效数据作频域分析；步骤S-4，设定一个分界频率fF，将波形主频与分界频率进行对比当波形主频fmax = 9. 7KHz =基波频率fF时判定为金属性接地故障，当波形主频fmax = 0. IKHz <基波频率 fF时判定为非金属性接地故障。
2.如权利要求1所述的输电线路高阻接地与金属性接地故障的辨别方法，其特征在于所述的步骤S-I中的采样的频率为10MHz，采样点数为4000 ； 所述的步骤S-2中的有效数据区间为电流触发值If = 900之后的IOM个数据； 所述的步骤S-3中的频域分析为傅里叶变换，分析的基波频率为9. 7KHz ； 所述的步骤S-4中的分界频率即基波频率9. 7KHz。
全文摘要
本发明提出了一种基于高频行波电流的输电线路高阻接地故障与金属性接地故障的辨别方法。所述方法包括利用Rogowski线圈对输电线路上的电流进行采样测量获取接地故障波形数据；在波形数据中选取典型有效数据区间；对选取的数据作傅里叶频域分析；将最大幅值频率与波形主频进行比较，判断出是高阻接地故障还是金属性的接地故障。以往利用工频电压进行故障类型识别的方法，往往受到负荷电流、线路长度以及过渡电阻的影响。本方法基于故障高频暂态信号的频率特性，具有不受线路负荷电流、线路长度和过渡电阻影响的特点，而且具有判据简单易于实现的优点。
文档编号G01R31/08GK102331544SQ201110213069
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者姚森敬, 张国清, 彭向阳, 李志峰, 李鑫, 钱冠军, 高峰 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 武汉三相电力科技有限公司