一种故障指示器接地故障判定方法
【专利摘要】本发明涉及一种故障指示器接地故障判定方法，该方法包括以下步骤：一、设置不对称电流源，用于在发生接地故障时发出特征信号。二、故障指示器采集线路上的电流信号。每周波对采集到的电流信号进行一次离散傅里叶变换，求出线路上电流信号的基波电流值。三、取n2个周波的基波电流值I1组成序列a，每n2个周波对序列a进行一次离散傅里叶变换，求出序列a的基波电流值I2。四、依次取n3个序列a的基波电流值I2组成序列b，按照先进先出的方式，每隔时间T对序列b进行更新。五、对序列b中的基波电流值进行接地故障判断。由以上技术方案可知，本发明能够克服现有技术不足，保证单相接地故障检测时的选择性、可靠性和准确性。
【专利说明】一种故障指示器接地故障判定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统单相接地故障检测【技术领域】，具体涉及一种故障指示器接地故障判定方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]在小电流接地系统中，单相接地故障的检测与定位一直是保证配电网正常运行的技术难点。准确查找出单相接地故障的区段，可以避免对非故障区域的不必要倒闸操作，保持供电的连续性。由于故障指示器可以指示和上报单相接地及短路故障，因此，可以通过观察故障指示器状态变化来查找故障区段。目前，基于故障指示器的单相接地故障检测主要依赖于电网参数的变化。但由于小电流接地系统的自身特点，发生单相接地故障时，其所产生的故障信号本身较弱，并且受到电磁干扰和谐波污染。这不仅导致获得的信号失真，还直接影响单相接地故障检测时的选择性、可靠性和准确性。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种故障指示器接地故障判定方法，该接地故障判定方法能够克服现有技术不足，保证单相接地故障检测时的选择性、可靠性和准确性。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种故障指示器接地故障判定方法，该方法包括以下步骤:
(I)设置不对称电流源，用于在发生接地故障时发出特征信号，所述的特征信号为方波信号。
[0007](2)故障指示器以采样频率f 1、每周波采样点数nl，实时采集线路上的电流信号。每周波对采集到的电流信号进行一次离散傅里叶变换DFTl，并根据离散傅里叶变换DFTl的结果求出线路上电流信号的基波电流值II。
[0008](3)取n2个周波的基波电流值Il组成序列a，每n2个周波对序列a进行一次离散傅里叶变换DFT2，并根据离散傅里叶变换DFT2的结果求出序列a的基波电流值12。
[0009](4)依次取n3个序列a的基波电流值12组成序列b，按照先进先出的方式，每隔时间T对序列b进行更新。
[0010](5)设定序列a的基波电流值12的阈值范围，根据序列a的基波电流值12的阈值范围，每隔时间T对序列b中的基波电流值进行接地故障判断。
[0011]进一步的，所述的不对称电流源包括微控制器、接地故障检测模块、特征信号发生模块、高压真空接触器和限流电阻。
[0012]接地故障检测模块用于实时检测接地故障，并在接地故障时向微控制器发送接地信号。微控制器用于接收接地故障检测模块发送的接地信号，并发送控制命令控制特征信号发生模块工作。特征信号发生模块用于在接收到微控制器的控制命令后，产生方波特征信号，并驱动高压真空接触器工作。高压真空接触器用于通过限流电阻和大地将方波特征信号叠加到接地线路的正常负荷电流上。
[0013]所述的特征信号发生模块设置为发出8个方波信号，其周期为ls，其占空比为50%。
[0014]所述的限流电阻的阻值为100 Ω。
[0015]进一步的，步骤(2)中所述的采样频率fl为800Hz，每周波采样点数nl为16个。所述的线路上的电流信号为正弦波信号，其频率为50Hz，其周期为20ms。所述的离散傅里叶变换DFTl的基波频率为50Hz。
[0016]进一步的，步骤(3)中n2的取值为50。所述的离散傅里叶变换DFT2的基波频率为 IHz。
[0017]当不对称电流源没有发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流。当不对称电流源发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流与方波特征信号电流的和。
[0018]进一步的，步骤(4)中n3的取值为8 ;步骤(4)和步骤(5)中所述的时间T均为Is0
[0019]更进一步的，步骤(5)中所述的设定序列a的基波电流值12的阈值范围，根据序列a的基波电流值12的阈值范围，每隔时间T对序列b中的基波电流值进行接地故障判断的具体过程为:
若序列b的n3个序列a的基波电流值12中，至少有n4个序列a的基波电流值12在阈值范围内，则可判断为接地故障。
[0020]由上述技术方案可知，本发明通过在配电线路发生单相接地故障时在正常负荷电流上叠加工频电流，来实现对单相接地故障的准确、可靠判断。首先，在本发明中，不仅给出了不对称电流源特征信号的发出方法以及特征信号的参数信息，还给出了故障指示器提取特征信号的方法，因此，本发明是一个完整的单相接地故障判断方法，具有可靠性及准确性。其次，本发明所采用的特征信号是8个周期为Is的方波信号，通过采用该方波信号作为单相接地故障判断依据，易于故障指示器使用常规离散傅里叶变换提取特征信号，使接地故障判断兼顾金属性接地和高阻性接地，还可以滤除频率为IHz以外的负荷波动信号，提高了单相接地故障判断的准确性。再次，本发明将接地故障的判断条件设置为8s时间内至少6个特征信号满足阈值范围，大大降低了单相接地故障误动的可能性。
[0021]
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明接地故障判定方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明做进一步说明:
如图1所示，一种故障指示器接地故障判定方法，该方法通过在配电线路发生单相接地故障时在正常负荷电流上叠加工频电流，来实现对单相接地故障的准确、可靠判断。该方法包括以下步骤: (I)设置不对称电流源，用于在发生接地故障时发出特征信号，所述的特征信号为方波信号。所述的不对称电流源安装在变电站或开闭所内。
[0024]所述的不对称电流源包括微控制器、接地故障检测模块、特征信号发生模块、高压真空接触器和限流电阻。接地故障检测模块用于实时检测接地故障，并在接地故障时向微控制器发送接地信号。微控制器用于接收接地故障检测模块发送的接地信号，并发送控制命令控制特征信号发生模块工作。特征信号发生模块用于在接收到微控制器的控制命令后，产生方波特征信号，并驱动高压真空接触器工作。高压真空接触器用于通过限流电阻和大地将方波特征信号叠加到接地线路的正常负荷电流上。
[0025]所述的特征信号发生模块设置为发出8个方波信号，其周期为ls，其占空比为50%。
[0026]所述的限流电阻的阻值为100 Ω。
[0027](2)故障指示器以采样频率f 1、每周波采样点数nl，实时采集线路上的电流信号。每周波对采集到的电流信号进行一次离散傅里叶变换DFTl，并根据离散傅里叶变换DFTl的结果求出线路上电流信号的基波电流值II。
[0028]其中，采样频率f I为800Hz，每周波采样点数nl为16个。所述的线路上的电流信号为正弦波信号，其频率为50Hz，其周期为20ms。所述的离散傅里叶变换DFTl的基波频率为 50Hz。
[0029](3)取n2个周波的基波电流值Il组成序列a，每n2个周波对序列a进行一次离散傅里叶变换DFT2，并根据离散傅里叶变换DFT2的结果求出序列a的基波电流值12。其中，n2的取值为50。所述的离散傅里叶变换DFT2的基波频率为IHz。
[0030]当不对称电流源没有发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流。当不对称电流源发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流与方波特征信号电流的和。
[0031](4)依次取n3个序列a的基波电流值12组成序列b，按照先进先出的方式，每隔时间T对序列b进行更新。当序列b中的基波电流值的数量达到n3个后，序列b中的基波电流值12的数量始终保持在n3个。其中，n3取值为8，时间T取值为Is。
[0032](5)设定序列a的基波电流值12的阈值范围，根据序列a的基波电流值12的阈值范围，每隔时间T对序列b中的基波电流值进行接地故障判断。若序列b的n3个序列a的基波电流值12中，至少有n4个序列a的基波电流值12在阈值范围内，则可判断为接地故障。其中，n4取值为6，时间T取值为Is。
[0033]所述序列a的基波电流值12的阈值范围，由不对称电流源的安装位置、限流电阻的大小以及线路接地时的接地阻抗决定。考虑到单相接地可能为金属性接地，也可能为高阻性接地；当不对称电流源安装在变电站内，高压真空接触器安装在接地变压器中性点时，阈值范围设置为8?60A。
[0034]具体地说，当不对称电流源安装在变电站内时，若序列b中的8个序列a的基波电流值12分别为3A、1A、23A、40A、42A、39A、41A、42A，则可知有6个基波电流值12落在8?60A范围内，因此，可判断为接地故障。若序列b中的8个序列a的基波电流值12分别为2A、3A、12A、3A、5A、2A、2A、1A，则可知只有I个基波电流值12落在8飞OA范围内，因此，可判断为是由负荷波动引起的电流值，不判断为接地故障。
[0035]由于当发生单相接地故障时，只有故障点和不对称电流源之间的故障指示器会发生动作。因此，当判断出存在接地故障时，可以判断出故障线路和具体的故障点。因为非故障线路上的故障指示器不发生动作，故障线路上的故障指示器发生动作；所以，在故障线路上，故障点位于相邻的发生动作的故障指示器和没发生动作的故障指示器之间。
[0036]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)设置不对称电流源，用于在发生接地故障时发出特征信号，所述的特征信号为方波信号; (2)故障指示器以采样频率fl、每周波采样点数nl，实时采集线路上的电流信号；每周波对采集到的电流信号进行一次离散傅里叶变换DFTl，并根据离散傅里叶变换DFTl的结果求出线路上电流信号的基波电流值Il ； (3)取n2个周波的基波电流值Il组成序列a，每n2个周波对序列a进行一次离散傅里叶变换DFT2，并根据离散傅里叶变换DFT2的结果求出序列a的基波电流值12 ； (4)依次取n3个序列a的基波电流值12组成序列b，按照先进先出的方式，每隔时间T对序列b进行更新； (5)设定序列a的基波电流值12的阈值范围，根据序列a的基波电流值12的阈值范围，每隔时间T对序列b中的基波电流值进行接地故障判断。
2.根据权利要求1所述的一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:所述的不对称电流源包括微控制器、接地故障检测模块、特征信号发生模块、高压真空接触器和限流电阻； 接地故障检测模块用于实时检测接地故障，并在接地故障时向微控制器发送接地信号；微控制器用于接收接地故障检测模块发送的接地信号，并发送控制命令控制特征信号发生模块工作；特征信号发生模块用于在接收到微控制器的控制命令后，产生方波特征信号，并驱动高压真空接触器工作；高压真空接触器用于通过限流电阻和大地将方波特征信号叠加到接地线路的正常负荷电流上； 所述的特征信号发生模块设置为发出8个方波信号，其周期为ls，其占空比为50% ； 所述的限流电阻的阻值为100 Ω。
3.根据权利要求1所述的一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:步骤(2)中所述的采样频率fl为800Hz，每周波采样点数nl为16个；所述的线路上的电流信号为正弦波信号，其频率为50Hz，其周期为20ms ;所述的离散傅里叶变换DFTl的基波频率为50Hz。
4.根据权利要求1所述的一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:步骤(3)中n2的取值为50 ;所述的离散傅里叶变换DFT2的基波频率为IHz ； 当不对称电流源没有发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流；当不对称电流源发出方波特征信号时，序列a的基波电流值12为线路上的正常负荷电流与方波特征信号电流的和。
5.根据权利要求1所述的一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:步骤(4)中n3的取值为8 ;步骤(4)和步骤(5)中所述的时间T均为Is。
6.根据权利要求1所述的一种故障指示器接地故障判定方法，其特征在于:步骤(5)中所述的设定序列a的基波电流值12的阈值范围，根据序列a的基波电流值12的阈值范围，每隔时间T对序列b中的基波电流值进行接地故障判断的具体过程为: 若序列b的n3个序列a的基波电流值12中，至少有n4个序列a的基波电流值12在阈值范围内，则可判断为接地故障。
【文档编号】G01R31/08GK104198888SQ201410440208
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】秦明辉, 崔北京, 童杰 申请人:科大智能电气技术有限公司