电缆、架空及混联线路下单相接地故障判别方法与流程

本发明涉及电路保护技术领域，具体涉及电缆、架空及混联线路下单相接地故障判别方法。

背景技术：
：

研究电缆，架空线及混联线路等各种不同线路条件下，发生各种类型单相接地故障类型对配电网的安全性保护具有重要的意义。现有的故障判别方法主要有一下几种，现分析其特点如下：1)基于故障电流和电压幅值的方法特点：一般适用于低阻接地故障，高阻接地时故障电流很小，电压和电流幅值变化不明显，难以判别。2)基于低频信息和高频信息的方法。特点：能够对配电网高阻接地故障进行判别，对低阻接地不敏感3)基于小波变换的方法特点：小波变换是一直时间-尺度分析方法，在时域和频域都具有多重分辨率来表征信号局部特征的能力，能够探测正常信号中夹带的瞬态反常信号，非常适用于配电网的故障检测。目前基于小波变换的检测算法均是利用小波变换对故障信号进行分解，提取其中某一分量，再比较该分量的变化量与预设阈值的大小来判断系统故障类型，但是硬件阈值的设定需要根据专家经验，不同的系统阈值一般不同，增加了判别的难度。4)基于人工神经网络的方法特点：研究表明该方法在检测系统高阻接地故障时非常有效，但实现较为困难；5)基于模糊理论的方法。特点：基于模糊理论的方法虽然能识别故障类型，但是这种方法需要收集大量的故障数据，且不能判断具体的故障相。

技术实现要素：
：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的技术缺陷，提供一种利用计算机程序算法迅速判别故障类别，实现方法简单可靠，并可以通过快速开关迅速断开故障回路，避免了事故的进一步扩大的电缆、架空及混联线路下单相接地故障判别方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

电缆、架空及混联线路下单相接地故障判别方法，其特征在于：包括以下步骤。

a、监测PT二次侧开口三角零序电压；

b、判断是否出现零序电压，若是出现零序电压则进入步骤c，若未出现零序电压则进入步骤a；

c、对零序电压频率是否为工频，若不是工频，则得出结论，判断为高频、分频铁磁谐振，发出信号使得响应消谐装置动件；若是工频则进入步骤d；

d、读取三相电压监测数据，若其中一相或两相为正常相电压，其他相电压为零，则判断发生了PT一次侧断线故障，系统发出警告信号；若出现的不是这种情况则进入步骤e；

e、在PT的中性点与大地之间投入一个正常闭合的单相接地开关，此时，使接地开关跳闸，并迅速重合；

f、判断开口三角电压是否为存在，若存在则判断为单相接地故障；若不是则判断为判断为基频铁磁谐振，发出信号使得响应消谐装置动作。

在不考虑故障定位，故障选线仅以快速切断故障线路为目的，利用最简单可靠的过流开断来实现。

所述的过流开断为，若A相发生永久性接地故障，A相快速开关首先闭合分流故障点的故障电流，使故障相电弧熄灭；经过数秒后，A相快速开关断开，此时永久性接地故障仍会使控制系统发出接地信号警告；若接地信号仍然存在，控制系统随即指令健全相B相或C相的快速开关闭合，造成A相和B相两相异地相间短路，产生的过电流通过故障线路的故障相，其单相过流保护动作而切除故障线路，并使母线处健全相B相或C相接地，接着断开健全相B相或C相的快速开关，恢复正常运行。

若B相或C相发生永久性接地故障的判别方法与A相一致。

本发明首先通过监测电磁电压互感器二次侧开口三角是否出现零序电压来判断系统是否发生了单相接地、PT铁磁谐振和PT断线故障，若零序电压为零，则系统继续进入监测状态；若零序电压不为零，则对零序电压频率进行分析来判断故障是否为高频或分频谐振。若频率不是工频，则判断发生了高频或分频谐振，发出信号使得相应消除谐振装置动作；若频率为工频则进一步判断故障类型。读取三相电压监测数据，若其中一相或两相为正常相电压，其他相电压为零，则判断发生了PT一次侧断线故障，系统发出警告信号；若出现的不是这种情况，则进一步判断是单相接地故障还是基频铁磁谐振。在PT的中性点与大地之间投入一个正常闭合的单相接地开关，此时，使接地开关跳闸，并迅速重合。若开口三角电压是由谐振引起的，则接地开关的断开切断了PT的零序回路，破坏了谐振条件，再次重合不会导致产生新的激发和谐振，而是恢复正常运行，开口三角电压为0，判断为基频铁磁谐振，发出信号使得响应消谐装置动作；若开口三角电压是由单相接地故障产生的，则接地开关断开重合后，开口三角电压仍然超过阈值，且单相开关的重合不影响PT原定的电压指示功能，判断为单相接地故障，并运行下一个子程序。

研究电缆，架空线及混联线路等各种不同线路条件下，发生各种类型单相接地故障类型时的判别方法，旨在为故障选线、定位及快速开关消弧装置动作提供原始依据。

根据对配电网相关故障的理论分析与仿真计算，对各种可引起PT二次侧开口三角电压值升高的故障类型和故障机理进行理论分析，归纳总结各种故障类型的特征参量规律；并利用EMTP电磁暂态仿真软件建立不同故障类型的仿真模型，计算得到相关特征参量值，与理论分析结果相互验证。

中性点不接地配电系统引起PT开口三角零序电压升高的故障类型有单相接地故障、铁磁谐振谐振和PT断线故障，经过前期研究和本期验证整理得到这三种故障类型特征参量列表如下：

配电网常见故障类型的特征参量

在对各种故障类型的理论分析和仿真计算基础上，提出快速、高效的单相接地故障、PT铁磁谐振及PT断线故障的判别方法，根据故障判别方法，计算机编程实现快速开关型消弧消谐装置故障判别方法及相关动作策略。

本发明的有益效果是：本发明为多参量快速开关故障判别法，可根据各种故障类型参量的特点，利用计算机程序算法迅速判别故障类别，实现方法简单可靠，并可以通过快速开关迅速断开故障回路，避免了事故的进一步扩大。

附图说明：

图1为判别方法及相关动作策略的子流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示

电缆、架空及混联线路下单相接地故障判别方法，其特征在于：包括以下步骤。

a、监测PT二次侧开口三角零序电压；

b、判断是否出现零序电压，若是出现零序电压则进入步骤c，若未出现零序电压则进入步骤a；

c、对零序电压频率是否为工频，若不是工频，则得出结论，判断为高频、分频铁磁谐振，发出信号使得响应消谐装置动件；若是工频则进入步骤d；

d、读取三相电压监测数据，若其中一相或两相为正常相电压，其他相电压为零，则判断发生了PT一次侧断线故障，系统发出警告信号；若出现的不是这种情况则进入步骤e；

e、在PT的中性点与大地之间投入一个正常闭合的单相接地开关，此时，使接地开关跳闸，并迅速重合；

f、判断开口三角电压是否为存在，若存在则判断为单相接地故障；若不是则判断为判断为基频铁磁谐振，发出信号使得响应消谐装置动作。

在不考虑故障定位，故障选线仅以快速切断故障线路为目的，利用最简单可靠的过流开断来实现。

过流开断为，若A相发生永久性接地故障，A相快速开关首先闭合分流故障点的故障电流，使故障相电弧熄灭；经过数秒后，A相快速开关断开，此时永久性接地故障仍会使控制系统发出接地信号警告；若接地信号仍然存在，控制系统随即指令健全相B相或C相的快速开关闭合，造成A相和B相两相异地相间短路，产生的过电流通过故障线路的故障相，其单相过流保护动作而切除故障线路，并使母线处健全相B相或C相接地，接着断开健全相B相或C相的快速开关，恢复正常运行。

若B相或C相发生永久性接地故障的判别方法与A相一致。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。