基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法
【专利说明】基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法
[0001]
技术领域
本发明属于电网接地故障选线技术领域，涉及一种单相接地故障选线方法，特别是一种基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]配电网的安全、稳定、可靠运行，是保障国民经济发展的基础，在社会生活中有着重要的地位。目前国内配电网大多采用小电流接地(中性点不接地或经消弧线圈接地)运行方式。系统运行过程中经常出现单相接地故障。在系统运行时，由于单相接地故障产生的故障电流很小，对人的身体、电力设备以及通信的危害比较小，虽然小电流接地故障不会对电网供电产生巨大的影响，但此故障导致的过电压会危害电网绝缘，若由此导致相间短路，则使得此事故扩大。传统应对方法是在中性点处接入消弧线圈产生感性电流，与系统电容电流相抵消，从而减小接地电流，以达到消弧的目的。为防止故障进一步扩大，及时并准确地判断出故障线路具有重要意义。
[0004]目前小电流系统的故障检测方法根据使用信号的方式不同可以分成主动式和被动式两种检测方式。主动式的检测方法是将规定的信号注入到电网中，此方法容易对补偿后的稳定系统产生一定干扰，影响接地电流甚至导致重新燃弧。而被动式的是基于故障发生后产生的电压、电流信号。从现在具体的应用情况来看，使用被动检测方式占绝大多数，近年来，随着电缆线路的大量使用，很多1kv和6kV电网逐渐改造为消弧线圈接地方式。消弧线圈接地故障选线可用的特征量较少，而且每种故障特征都不是很可靠，并且有些另外注入信号选线方法会对已经补偿稳定的系统产生一定的扰动，影响接地电流甚至导致重新燃弧。
[0005]
【发明内容】
针对上述【背景技术】的不足，本发明提供了一种基于有源全补偿消弧控制装置的相似度单相接地故障选线方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，应用于有源全补偿消弧线圈的系统中；其特征在于:小电流接地系统中，使用有源全补偿消弧控制装置代替消弧线圈补偿装置；当单相接地故障发生后，在补偿阶段线路零序电流存在明显特征，所述的明显特征是非故障线路零序电流大小和方向均没有变化，而故障线路的幅值、相位均会发生变化；在补偿阶段，对各条线路零序电流波形进行两两相似度分析，得到一个相似度系数矩阵，将系数矩阵每一行求和，得到一系列综合相似系数值，则最小综合相似度系数所对应的线路为故障线路。
[0007]作为优选，所述的补偿装置由直流侧供电电源、单相全桥逆变器、输出电感组成，采用PWM控制。
[0008]作为优选，所述的在补偿阶段对各条线路零序电流波形进行两两相似度分析，其具体实现过程为:设投入补偿的时间为t，分别采集t之前的1/8个周波的零序电流分量和t之后1/8个周期的零序电流分量，即总共采集补偿阶段的1/4个周期的零序电流波形进行相似度判断；这种补偿选线方法较传统消弧线圈选线方法更加准确，快速，且实现了补偿和选线的统一。
[0009]本发明的特征是:
(1)补偿装置是有源全补偿消弧控制装置代替传统消弧线圈，在实际系统中所占体积比消弧线圈要小很多。采用PWM控制，准确跟踪系统容性电流，既能跟踪容性电流大小也能跟踪相位，补偿响应时间快；
(2)相似度选线方法，是在补偿阶段使用，提取电流信号特征分量更加方便，方法更加精确，不会对系统产生干扰；
(3)基于此装置的选线方法能满足小电流接地系统单相接地故障补偿选线同时进行。
[0010]本发明达到了系统发生单相接地故障时补偿消弧目的并保证了其快速性，也在补偿的同时实现了故障选线的快速性，准确性，避免的其他信号对系统的干扰。
[0011]
【附图说明】
[0012]附图1:本发明实施例的配电网单相接地故障系统简化零序网络图。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]小电流接地单相接地短路故障系统包括电源，线路，负载，和补偿装置，发生短路故障时，其各条线路零序电流其简化网络图如图1。
[0016]本发明在小电流接地系统中，使用有源全补偿消弧控制装置代替消弧线圈补偿装置；小电流接地系统发生单相接地故障时，在系统中性点处接入有源全补偿消弧控制装置代替传统的消弧线圈补偿装置进行完全补偿。在补偿阶段线路零序电流存在明显特征:非故障线路零序电流大小和方向均没有变化，而故障线路的幅值、相位均会发生变化。因此，利用补偿阶段故障线路与非故障线路零序电流波形相似度的巨大差异，可实现故障选线。
[0017]小电流接地系统发生单相接地故障后，针对不同故障情况使用本发明方法，包括不同接地电阻，不同故障位置，不同补偿度，不同故障合闸度。
[0018]本发明提供的一种基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，包括以下步骤:
第一步:故障发生后6ms时刻进行补偿，设投入补偿的时间为t，分别采集t之前的1/8个周波和t之后1/8个周波的零序电流分量，即总共采集补偿阶段1/4个周波的零序电流分量，
第二步:求出任意两条线路P、q零序电流的互相关系数。对各条线路零序电流进行相似度判别，得出相似度矩阵。
[0019]第三步:将相似度矩阵每一行求和，判断出最小值，其所对应的线路就是故障线路。
[0020]本实施例的补偿装置由直流侧供电电源、单相全桥逆变器、输出电感组成，采用PWM控制。
[0021]本发明将有源全补偿消弧线圈代替传统消弧线圈，采用PWM变换器控制，大大提高了系统容性电流的跟踪精度，容性电流的大小相位均能准确跟踪，起到很好的补偿效果同时补偿时间控制把握好，是补偿同时利用相似度方法进行选线更加方便。另外相似度选线方法避免了消弧线圈系统选线方法在各种故障情况下不准确的缺点，同时也避免了使用其他信号注入选线对系统干扰大的缺点。
[0022]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0023]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，应用于有源全补偿消弧线圈的系统中；其特征在于:小电流接地系统中，使用有源全补偿消弧控制装置代替消弧线圈补偿装置；当单相接地故障发生后，在补偿阶段线路零序电流存在明显特征，所述的明显特征是非故障线路零序电流大小和方向均没有变化，而故障线路的幅值、相位均会发生变化；在补偿阶段，对各条线路零序电流波形进行两两相似度分析，得到一个相似度系数矩阵，将系数矩阵每一行求和，得到一系列综合相似系数值，则最小综合相似度系数所对应的线路为故障线路。2.根据权利要求1所述的基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，其特征在于:所述的补偿装置由直流侧供电电源、单相全桥逆变器、输出电感组成，采用PWM控制。3.根据权利要求1所述的基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，其特征在于:所述的在补偿阶段对各条线路零序电流波形进行两两相似度分析，其具体实现过程为:设投入补偿的时间为t，分别采集t之前的1/8个周波的零序电流分量和t之后1/8个周期的零序电流分量，即总共采集补偿阶段的1/4个周期的零序电流波形进行相似度判断。
【专利摘要】本发明公开了一种基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法，本发明在小电流接地系统中，使用有源全补偿消弧控制装置代替消弧线圈补偿装置；当单相接地故障发生后，在补偿阶段线路零序电流存在明显特征：非故障线路零序电流大小和方向均没有变化，而故障线路的幅值、相位均会发生变化；在补偿阶段，对各条线路零序电流波形进行两两相似度分析，得到一个相似度系数矩阵，将系数矩阵每一行求和，得到一系列综合相似系数值，则最小综合相似度系数所对应的线路为故障线路。本发明达到了系统发生单相接地故障时补偿消弧目的并保证了其快速性，也在补偿的同时实现了故障选线的快速性，准确性，避免其它信号对系统的干扰。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN104898029
【申请号】CN201510356352
【发明人】张 杰, 郭晓霞, 黎良杰, 金晓明
【申请人】湖北工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月25日