配电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法
【专利摘要】本发明涉及一种高阻接地故障特征谐波同其它工况下产生的谐波的区分和辨识方法，属于电力系统保护和控制领域。线路运行过程中，其他故障类型如：三相接地短路、两相接地短路、两相相间短路以及负载投切时产生的谐波对高阻故障甄别有干扰性。本方法对线路的零序电压的高次谐波做实时采集，用FFT方法得到谐波频谱，根据其特征谐波不同频点及幅值在辨识过程中加以区分。该方法尤其适用于10kV及以下的小电流接地系统，只需采集零序电压信号进行分析。与现有的判别方法相比信息采集更加方便、灵敏度更高、有效同其它正常工况及其他故障类型加以区分，更加清晰地辨识出高阻故障而不受其他干扰影响。
【专利说明】配电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统保护和控制领域，特别涉及一种针对小电流接地系统的低压 (6~10kV)配电线路高阻接地故障的检测方法。 技术背景
[0002] 单相接地故障是电力系统中常见的故障，本身不具有太严重的危害，但是容易引 发更加严重的事故。对从现场故障录波分析中发现，在相间故障中，相当一部分是由单相接 地故障发展而来。对于此类故障，常规保护不起作用，短路电流小，难以辨识和定位，导致故 障初期很难被发现。在利用故障线路的零序电压电流信号中的谐波作为判据时会导致进行 故障的区分和辨识时往往会受到线路其他类型故障和一些特殊情况产生谐波的影响。合理 有效的使单相高阻接地故障产生的谐波同其他情况产生的谐波加以区分对于配电网单相 高阻接地故障的辨识意义重大。
[0003] 利用准确的的判据进行配电网高阻接地故障的在线辨识和监测时可以实现配电 网单相接地故障及时发现、及时预警、及时定位、及时处理的目的，不至于发展成为严重故 障，从而消除故障隐患。合理准确的判据又决定着装置的准确动作，可以减少误动和拒动从 而实现在线辨识和监测装置的灵敏性和可靠性。
[0004] 但是电网工作时存在着各种扰动，特别是在靠近负荷端的配电网，负荷的投切、突 然启停都会在零序信号中产生很多谐波成分。此外，常规的故障发生和保护动作同样会产 生很高的谐波分量，能否有效的区分此类的扰动谐波和高阻接地故障特征谐波直接影响着 保护判断的准确性。
【发明内容】
[0005] 由于目前应用于低压配电网单相高阻接地故障的检测方法需要利用谐波频率和 幅值来进行特征谐波的辨别，与线路上其他故障类型以及投切负载所产生的谐波需要区 另IJ，以提高故障辨识的准确性。本发明的目的是提供了一种输电线路高阻接地故障特征谐 波的辨识方法，根据线路其他故障类型、投切负载产生谐波的频率、幅值以及有无直流分量 区分高阻接地故障的特征谐波。
[0006] 为了达到以上目的，本发明的技术方案为： 所述的配电线路高阻故障特征谐波的辨识方法，其特征在于，包括以下步骤。
[0007] 1)根据线路拓扑结构确定配电线路单相高阻接地故障发生时的故障特征谐波频 率、幅值，确定为谐波频率（1〇〇(Γ5000Ηζ之间某具体数值)、幅值(基波幅值的59Γ9%的具体 幅值）并且无直流分量。
[0008] 2)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生投切负载时，线路零序电压中产生的高 次谐波特征，即谐波频率多为2飞倍频，并且有很高的直流分量，可以以此作为与单相高阻 接地故障频率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之间，幅值为基波幅值的59Γ9%，并且不含有直流分量的特征 谐波的区分。
[0009] 3)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生三相接地故障时，线路零序电压中产生 的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在6000Hz以上，谐波幅值为基波幅值的0. 29Γ1. 2% 之间。可以以此作为与单相高阻接地故障频率在100(Γ5000Ηζ之间，幅值为基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征谐波的区分。
[0010] 4)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生两相相间短路故障时，线路零序电压中 产生的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在2000Hz，谐波幅值为基波幅值的0. 6%以下。 可以以此作为与单相高阻接地故障频率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之间，幅值为基波幅值的59Γ9%，并 且不含有直流分量的特征谐波的区分。
[0011] 5)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生两相接地短路故障时，线路零序电压中 产生的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在4000Hz，谐波幅值在509Γ450%的基波幅值 之间。可以以此作为与单相高阻接地故障频率在100(Γ5000Ηζ之间，幅值为基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征谐波的区分。
[0012] 与现有技术相比，本发明专利的有益效果是： 1) 所依照的理论成熟，区分度明显，各个情况谐波在频率、幅值和直流分量含量方面特 点突出； 2) 辨识方法简单，相应的用于实现辨识功能的逻辑电路结构简单、测量仪器设备技术 成熟，克服了在实际生产运行过程中难以实现的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明配电网投切负载时零序电压频谱的图形。
[0014] 图2是本发明配电网发生三相接地短路故障零序电压频谱的图形。
[0015] 图3是本发明配电网发生两相相间短路故障零序电压频谱的图形。
[0016] 图4是本发明配电网发生两相接地短路故障零序电压频谱的图形。
【具体实施方式】
[0017] 一种输电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法【具体实施方式】为： 1)根据线路拓扑结构，确定配电线路单相高阻接地故障发生时的故障特征谐波频率、 幅值，确定为谐波频率（100(Γ5000Ηζ之间某具体数值)、幅值(基波幅值的59Γ9%的具体幅 值)并且无直流分量。每个周波进行一次检测分析，符合上述特征并且无以下叙述特征的可 认定为高阻接地故障的特征谐波，可以此进行高阻接地故障的判定。
[0018] 2)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生投切负载时，线路零序电压中产生的高 次谐波特征，即谐波频率多为2飞倍频，并且有很高的直流分量，可以以此作为与单相高阻 接地故障频率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之间，幅值为基波幅值的59Γ9%，并且不含有直流分量的特征 谐波的区分。每个周波进行一次检测分析，如果线路中谐波频谱成分符合本特征所述，如图 1，则认定为线路负载的投切，不作为高阻接地故障的判据进行高阻接地故障的判断及阻值 计算。
[0019] 3)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生三相接地故障时，线路零序电压中产生 的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在6000Hz以上，谐波幅值为基波幅值的0. 29Γ1. 2% 之间。可以以此作为与单相高阻接地故障频率在100(Γ5000Ηζ之间，幅值为基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征谐波的区分。每个周波进行一次检测分析，如果线路中 谐波频谱成分符合本特征所述，如图2,则认定为线路三相接地故障，不作为高阻接地故障 的判据进行高阻接地故障的判断及阻值计算。
[0020] 4)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生两相相间短路故障时，线路零序电压中 产生的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在2000Hz，谐波幅值为基波幅值的0. 6%以下。 可以以此作为与单相高阻接地故障频率在1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之间，幅值为基波幅值的59Γ9%，并 且不含有直流分量的特征谐波的区分。每个周波进行一次检测分析，如果线路中谐波频谱 成分如图符合本特征所述，如图3,则认定为线路两相相间短路故障，不作为高阻接地故障 的判据进行高阻接地故障的判断及阻值计算。
[0021] 5)根据线路拓扑结构，确定上述线路发生两相接地短路故障时，线路零序电压中 产生的高次谐波特征，即谐波频率主要集中在4000Hz，谐波幅值在509Γ450%的基波幅值 之间。可以以此作为与单相高阻接地故障频率在100(Γ5000Ηζ之间，幅值为基波幅值的 59Γ9%，并且不含有直流分量的特征谐波的区分。每个周波进行一次检测分析，如果线路中 谐波频谱成分如图符合本特征所述，如图4,则认定为线路两相接地短路故障，不作为高阻 接地故障的判据进行高阻接地故障的判断及阻值计算。
[0022] 以上所述仅为本发明的较佳实施实例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种配电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法，其特征在于，配电网线路发生单 相高阻接地故障时产生的特征谐波和线路其他瞬态过程发生时产生的谐波有干扰，利用高 阻接地故障特征谐波频率（100(Γ5000Ηζ之间）、幅值(高达基波59Γ9%的特征）和有无直流 分量，综合比较两相接地短路故障、相间短路故障、三相接地短路故障以及投切负载等各种 产生类似谐波的因素，进行特征辨识，提高判据准确性、避免误判。
2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，配电系统中，单相高阻接地故障在零序电压产 生的谐波主要为1〇〇(Γ5〇〇〇Ηζ之间，幅值高达59Γ9%的基波分量，并且直流分量很小。
3. 如权利要求1所述方法，其特征在于，利用配电系统中线路投切负载时零序电压中 产生的谐波多为2飞倍频的谐波，并且有很高的直流分量与高阻接地故障特征谐波进行区 分。
4. 如权利要求1所述方法，其特征在于，利用配电系统中三相接地故障时零序电压中 产生的谐波频率主要集中在6000Hz以上，谐波幅值为基波幅值的0. 29Γ1. 2%之间与高阻接 地故障特征谐波进行区分。
5. 如权利要求1所述方法，其特征在于，利用配电系统中两相相间短路故障发生时零 序电压中产生的谐波频率主要集中在2000Hz，谐波幅值为基波幅值的0. 6%以下与高阻接 地故障特征谐波进行区分。
6. 如权利要求1所述方法，其特征在于，利用配电系统中两相接地短路故障时零序电 压中产生的谐波频率主要集中在4000Hz，谐波幅值在509Γ450%的基波幅值之间与高阻接 地故障特征谐波进行区分。
【文档编号】G01R31/08GK104062555SQ201410338298
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】周封, 刘健, 王丙全, 王晨光, 郝婷, 李伟力, 朱瑞, 崔博闻, 胡海涛, 刘小可 申请人:哈尔滨理工大学, 周封