中性点不接地的10kV系统中铁磁谐振的诊断方法
【专利摘要】本发明提供了一种中性点不接地的10kV系统中铁磁谐振的诊断方法，捕捉PT开口三角形两端的电压超过设定限值时的A相对地电压、B相对地电压、C相对地电压、中性点电压、中性点频率。首先根据A、B、C三相电压将故障分为分频谐振和高频谐振一类，基频谐振与高频谐振一类。再根据频率分出分频谐振和高频谐振，根据能量法和回路接地电流法分别处理基频谐振和单相接地故障这一类型，先由能量法的出初步结论，再由回路接地电流法检验，当两种方法所得结果相同时，则表示判断正确，分出了基频谐振和单相接地故障。将这些分出故障和得出非铁磁谐振和单相接地故障的结论发送到终端显示，以供维修人员及时处理相应的故障。
【专利说明】中性点不接地的10kV系统中铁磁谐振的诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁磁谐振与单相接地的诊断领域，具体涉及一种中性点不接地的IOkV 系统中铁磁谐振的诊断方法。
【背景技术】
[0002] 在IOkV中性点不接地的电网中，为了对三相对地电压进行电度计量和保护，在发 电机或变电站母线上常常接有（Y/Y/A)接线的电压互感器，且其高压绕组中性点接地，于 是电网络对地参数除了电力设备和导线电容C外，还有电压互感器的电感L。由于电磁式 电压互感器电感的非线性，在满足一定的条件下，就有可能激发发起铁磁谐振过电压，铁磁 谐振的频率可以是基波，也可以是高次谐波或分次谐波。当电磁式电压互感器所在的电网 发生铁磁谐振时，经常导致互感器的烧毁或爆炸。单相接地故障时，会导致一相对地电压下 降，另两相对地电压上升，接地消失时也会造成互感器烧毁或爆炸。由于单相接地故障的现 象与铁磁谐振的现象相似，传统的单一诊断方法通过三相电压的大小和设定零序电压阈值 很难区别单相接地故障与基频谐振故障，后来使用小波分析法和快速傅里叶变换法，但由 于判断方法的单一性，准确率还不是很高，而且在现象差异不是很明显时，很容易发生错误 的判断。
【发明内容】
[0003] 本发明的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法的优点是，多层次区 分故障，首先将故障分为各大类，在个大类中再细分是哪一种故障。利用多种辨析方法，从 不同的角度对某个故障进行判断，从而可靠地诊断故障的类型。可以有效的分辨出高频谐 振，分频谐振，基波谐振与单相接地故障。
[0004] 本发明技术方案具体如下：
[0005] -种中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，以8kb/s以上的速率连续 同步采集A相对地电压、B相对地电压、C相对地电压、中性点电压、中性点频率、PT开口三 角形两端零序电压；通过检测到PT开口三角形两端的电压超过设定值，计算A、B、C三相电 压的幅值平均值，由此将故障划分为三种大类型，再根据故障的大类型，通过相关数据和方 法，再依次区别分频谐振，高频谐振，基频谐振和单相接地故障。
[0006] 更优的是，计算A、B、C三相的电压幅值的平均值记为UA、UB、Uc，与正常电压幅值 U (理论值为5. 77kV)进行比较：
[0007] ?若UA、UB、Uc均大于正常电压幅值U，并且此时中性点电压上升到相电压的值，则 判断此时发生的故障为分频谐振或高频谐振，标记为故障X ;
[0008] ?若UA、UB、U。中有一相小于正常电压幅值U，其余两相均大于正常电压幅值U，则 判断为基频谐振和单相接地故障，标记为故障Y ;
[0009] ?其他的电压情况均标记为故障Z。
[0010] 更优的是，
[0011] ?对于故障X，对中性点频率信号进行相关处理得到信号频谱，通过信号频谱，若大 部分频率小于50Hz时判断为分频谐振，若大部分频率大于50Hz时判断为高频谐振；
[0012] ?对于故障Y，分别通过能量法和回路接地电流法两种方法判断，只有当两种方法 判断一致时才能得出是单相接地故障还是基频谐振故障。
[0013] 更优的是，若判断为故障Y，采样所得的每个中性点电压的平方值作为该点的能量 值进行计算，比较故障发生前后能量的比值；具体步骤如下：
[0014] 首先，取故障发生前五个周波的采样值作为第一组，取故障发生后前五个周波的 采样值作为第一组，采样结束前最后五个周波采样值作为第二组，设两组电压的总能量分 别为EjP E2，能量比J/ =
[0015] ?若M彡1.1或M彡0.9时，暂定为发生基频谐振，标记为Y1;
[0016] ?若0.9 <M< I. 1时，取第一组电压周波幅值采样值计算幅值并平均值B1，取第 二组电压周波采样值并求幅值平均值B2 ;由此得到电压幅值变化率：iV =
[0017] -若-0. 05 < N < 0. 05时，暂定为单相接地故障，标记为Y2 ;
[0018] -若NO. 05或N-0. 05时，暂定为基频谐振，标记为Y1 ;
[0019] 然后，投入接地电流补偿与检测支路，检测此时的回路零序电流，当回路接地电流 值较小时，暂定为基频谐振故障，标记为Y3，当回路电流值较大时，暂定为单相接地故障，标 记为Y4 ;
[0020] ?当Yi&&Y3 = 1时，判断为基频谐振故障；
[0021] ?当Y2&&Y4 = 1时，判断为单相接地故障。
[0022] 更优的是，若为故障Z，则返回非铁磁谐振故障和单相接地故障到控制中心。
[0023] 综上所述，本发明的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法的具有以 下优点：
[0024] 1、本发明采用两种方法判定基频谐振和单相接地故障，使结果更加准确。
[0025] 2、本发明采用两次判别法，先将故障分类，再根据分类结果具体判断，使诊断结果 更快更准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为一种中性点不接地的IOKV系统中铁磁谐振的诊断方法的流程图；图中：
[0027] ?故障X为高频谐振或分频谐振，
[0028] ?故障Y为基频谐振或单相接地谐振，
[0029] ?故障Z为非基频谐振和单相接地谐振，
[0030] ? M表示能量比，
[0031] ? N表示电压幅值变化率，
[0032] ? Y1和Y3表不基频谐振，
[0033] ? Y2和Y4表示单相接地故障。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0035] 如图1所示，一种中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，以8kb/s以 上的速率连续同步采集A相对地电压、B相对地电压、C相对地电压、中性点电压、中性点 频率、PT开口三角形两端零序电压；实时监测开口三角形两端的零序电压变化，在开口三 角形电压没有明显变化时，保存此时的电压与频率值，当开口三角形两端的零序电压连续N 个瞬时值超过30V时（N为预设值，称第N个超限值为超限点），这时表示有故障产生，连续 保存超限点前N-I个周波的波形和超限点后N-I个周波的波形的A相对地电压，B相对地 电压，C相对地电压，中性点电压，中性点频率，PT开口三角形两端零序电压的数据。将这些 波形数据送入CPU进行处理。
[0036] 对A相对地电压，B相对地电压，C相对地电压，中性点电压的波形峰值采样，平均 计算A、B、C三相的电压幅值的平均值记为U A、UB、Uc，与正常电压幅值U (理论值为5. 77kV) 进行比较：
[0037] ?若UA、UB、Uc均大于正常电压幅值U，并且此时中性点电压上升到相电压的值，则 判断此时发生的故障为分频谐振或高频谐振，标记为故障X ;
[0038] ?若UA、UB、U。中有一相小于正常电压幅值U，其余两相均大于正常电压幅值U，则 判断为基频谐振和单相接地故障，标记为故障Y ;
[0039] ?其他的电压情况均标记为故障Z，返回非铁磁谐振故障和单相接地故障到控制中 心。
[0040] ?对于故障X，对中性点频率信号进行相关处理得到信号频谱，通过信号频谱，若大 部分频率小于50Hz时判断为分频谐振，若大部分频率大于50Hz时判断为高频谐振；
[0041] ?对于故障Y，分别通过能量法和回路接地电流法两种方法判断，只有当两种方法 判断一致时才能得出是单相接地故障还是基频谐振故障。
[0042] 若判断为故障Y，采样所得的每个中性点电压的平方值作为该点的能量值进行计 算，比较故障发生前后能量的比值；具体步骤如下：
[0043] 首先，取故障发生前五个周波的采样值作为第一组，取故障发生后前五个周波的 采样值作为第一组，采样结束前最后五个周波采样值作为第二组，设两组电压的总能量分 别为EjP E2，能量比= fj;
[0044] ?若M彡I. 1或M彡0. 9时，暂定为发生基频谐振，标记为Y1 ;
[0045] ?若0. 9 < M < I. 1时，取第一组电压周波幅值采样值计算幅值并平均值B1，取第 二组电压周波采样值并求幅值平均值B2 ;由此得到电压幅值变化率：iV =
[0046] -若-0. 05 < N < 0. 05时，暂定为单相接地故障，标记为Y2 ;
[0047] -若NO. 05或N-0. 05时，暂定为基频谐振，标记为Y1 ;
[0048] 然后，投入接地电流补偿与检测支路，检测此时的回路零序电流，当回路接地电流 值较小时，暂定为基频谐振故障，标记为Y 3，当回路电流值较大时，暂定为单相接地故障，标 记为Y4 ;
[0049] ?当Yi&&Y3 = 1时，判断为基频谐振故障；
[0050] ?当Y2&&Y4 = 1时，判断为单相接地故障。
[0051] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的【具体实施方式】仅限于此，对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利保护范围。
【权利要求】
1. 一种中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，其特征在于，以8kb/s以上 的速率连续同步采集A相对地电压、B相对地电压、C相对地电压、中性点电压、中性点频率、 PT开口三角形两端零序电压；通过检测到PT开口三角形两端的电压超过设定值，计算A、B、 C三相电压的幅值平均值，由此将故障划分为三种大类型，再根据故障的大类型，通过相关 数据和方法，再依次区别分频谐振，高频谐振，基频谐振和单相接地故障。
2. 根据权利要求1所述的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，其特征 在于，计算A、B、C三相的电压幅值的平均值记为U A、UB、Uc，与正常电压幅值U (理论值为 5. 77kV)进行比较： ?若UA、UB、U。均大于正常电压幅值U，并且此时中性点电压上升到相电压的值，则判断 此时发生的故障为分频谐振或高频谐振，标记为故障X ; ?若UA、UB、U。中有一相小于正常电压幅值U，其余两相均大于正常电压幅值U，则判断 为基频谐振和单相接地故障，标记为故障Y ; ?其他的电压情况均标记为故障Z。
3. 根据权利要求2所述的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，其特征在 于， ?对于故障X，对中性点频率信号进行相关处理得到信号频谱，通过信号频谱，若大部分 频率小于50Hz时判断为分频谐振，若大部分频率大于50Hz时判断为高频谐振； ?对于故障Y，分别通过能量法和回路接地电流法两种方法判断，只有当两种方法判断 一致时才能得出是单相接地故障还是基频谐振故障。
4. 根据权利要求3所述的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，其特征在 于，若判断为故障Y，采样所得的每个中性点电压的平方值作为该点的能量值进行计算，t匕 较故障发生前后能量的比值；具体步骤如下： 首先，取故障发生前五个周波的采样值作为第一组，取故障发生后前五个周波的采样 值作为第一组，采样结束前最后五个周波采样值作为第二组，设两组电压的总能量分别为 EJP E2，能量比 = ?若M彡I. 1或MS 0. 9时，暂定为发生基频谐振，标记为Y1 ; ?若0.9〈M〈1. 1时，取第一组电压周波幅值采样值计算幅值并平均值B1，取第二组电压 周波采样值并求幅值平均值B2 ;由此得到电压幅值变化率：iV = -若-0. 05〈N〈0. 05时，暂定为单相接地故障，标记为Y2 ; -若NO. 05或N-0. 05时，暂定为基频谐振，标记为Y1 ; 然后，投入接地电流补偿与检测支路，检测此时的回路零序电流，当回路接地电流值较 小时，暂定为基频谐振故障，标记为Y3，当回路电流值较大时，暂定为单相接地故障，标记为 Y4; ?当Yi&&Y3 = 1时，判断为基频谐振故障； ?当Υ2&&Υ4 = 1时，判断为单相接地故障。
5. 根据权利要求2所述的中性点不接地的IOkV系统中铁磁谐振的诊断方法，其特征在 于，若为故障Ζ，则返回非铁磁谐振故障和单相接地故障到控制中心。
【文档编号】G01R19/165GK104375025SQ201410602507
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】张澄, 孙志, 董如来, 陈国珍, 蒋浩, 庞吉年 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司泰州供电公司, 东南大学