基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电压的方法
【专利摘要】本发明是一种基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电压的方法，其特点是，包括接地故障前后参考向量的选取、第一向量VV1形成、第二向量VV2形成、t1和t2时刻的选取原则、电气测量Vp1和Vp2的采集时间及采样率确定、计算零序电压向量等步骤。具有方法科学合理，简便易行，获取零序电压成本低，且能够减少相关设备的物理尺寸，适用于包括多条出线和一条母线的配电网络系统，以在发生单相接地故障时进行接地选线保护。
【专利说明】基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电 压的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电网络的接地检测技术，特别是一种基于两个单相电压互感器提取 配电网单相接地时的零序电压的方法。
【背景技术】
[0002] 我国10kV配电网数目庞大，分布范围广，设备绝缘水平低，易受电网内部自身因 素和外界自然环境的影响引发各种故障故；其中，发生单相接地故障的几率最高，可占总故 障的80%左右。当配电网发生单相接地故障时，其三相之间线电压仍然对称，且故障电流较 小，不影响对负荷连续供电，不必立即跳闸，规程规定可以继续运行1?2小时。
[0003] 接地故障发生产生的特征之一零序电压是接地故障检测、报警及处理的重要的特 征量；随着城市配电网规模的迅速的发展，自动控制技术和水平要求越来越高，户外自动测 控设备如FTU，智能高压电器的运用范围不断扩大；由于户外自动测控设备安装处往往由 于各种原因的限制，没有安装零序电压互感器，而只有简单的单相电压互感器及单个线电 压互感器，无法获取零序电压；给屋外自动测控设备对接地故障的检测、报警及处理带来很 大的困难。迄今为止，尚未见基于两个单相互感器提取接地故障时的零序电压的方法的谇 文献报道和实际应用。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于两个单相电压互感器提取配电网单 相接地时的零序电压的方法，其方法科学合理，简便易行，获取零序电压成本低，且能够减 少相关设备的物理尺寸，适用于包括多条出线和一条母线的配电网络系统，以在发生单相 接地故障时进行接地选线保护。
[0005] 解决其技术问题所采取的技术方案是，一种基于两个单相电压互感器提取配电网 单相接地时的零序电压的方法，其特征是，它包括以下内容：
[0006] 1)接地故障前后，参考向量的选取步骤：用于根据接地故障前与接地故障后个相 关电气量中，线电压的相位幅值基本不发生变化的规律，用第一支单相电压互感器对一次 线电压进行变换后送入设备的模拟量采集端，以其采集后的电气量为参考向量Vr ;
[0007] 2)第一向量VV1形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后 送入设备的模拟量采集端，在tl时刻，以其采集后的电气测量Vpl，与选取的参考向量相比 较Vr形成用于分析计算的第一向量VV1 ;
[0008] 3)第二向量VV2形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后 送入设备的模拟量采集端，在t2时刻，以其采集后的电气测量Vp2,与选取的参考向量Vr相 比较形成用于分析计算的第二向量W2 ;
[0009] 4)所述步骤2)的tl时刻和步骤3)的t2的选取原则是：t2_tl = 20毫秒，即相 差一个工频周波。
[0010] 5)所述步骤2)的电气测量Vpl和步骤3)的电气测量Vp2的采集时间及采样率确 定：采集时间为持续的20毫秒；采样率规定为3200。
[0011] 6)计算零序电压向量的步骤：根据第一向量VV1与第二向量VV2的向量差，计算 接地时的零序电压V0,即：
[0012] VO = VV2-VVl〇
[0013] 所述步骤1)的参考向量Vr为a、b相相间电压的二次测量值，或为b、c相相间电 压的二次测量值，或为c、a相相间电压的二次测量值。
[0014] 所述步骤2)的第一向量VV1形成步骤进一步包括：
[0015] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl在tl时刻进行同步采集；
[0016] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl同时进行傅里叶变换；
[0017] a相电压电气测量Vpl傅里叶变换的幅值取作为第一向量VV1的幅值，电气量为参 考向量Vr与a相电压电气测量Vpl的夹角作为VV1的相角。
[0018] 所述步骤3)的第二向量VV2形成步骤进一步包括：
[0019] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2在t2时刻进行同步采集；
[0020] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2同时进行傅里叶变换；
[0021] a相电压电气测量Vp2傅里叶变换的幅值第二向量VV2的幅值，电气量参考向量 Vr与a相电压电气测量Vp2的夹角作为第二向量VV2的相角。
[0022] 所述步骤2)和步骤3)第二支单相电压互感器对一次a相电压的电压变换，或为 第二支单相电压互感器对一次b相电压的电压变换，或为第二支单相电压互感器对一次c 相电压的电压变换。
[0023] 本发明基于两个单相互感器提取接地故障时的零序电压的方法，其科学合理，简 便易行，获取零序电压成本低，且能够减少相关设备的物理尺寸，适用于包括多条出线和一 条母线的配电网络系统，以在发生单相接地故障时进行接地选线保护，主要用于需要提取 6_35kv配电网发生接地时的零序电压的自动控制系统、测量系统，以在发生单相接地故障 时提取系统的零序电压进行接地故障的检测、报警、测量及相应的自动处理程序。
【具体实施方式】
[0024] 下面利用【具体实施方式】对本发明作进一步描述。
[0025] 一种基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电压的方法，包括以 下内容：
[0026] 1)接地故障前后，参考向量的选取步骤：用于根据接地故障前与接地故障后个相 关电气量中，线电压的相位幅值基本不发生变化的规律，用第一支单相电压互感器对一次 线电压进行变换后送入设备的模拟量采集端，以其采集后的电气量为参考向量Vr ;
[0027] 2)第一向量VV1形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后 送入设备的模拟量采集端，在tl时刻，以其采集后的电气测量Vpl，与选取的参考向量相比 较Vr形成用于分析计算的第一向量VV1 ;
[0028] 3)第二向量VV2形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后 送入设备的模拟量采集端，在t2时刻，以其采集后的电气测量Vp2,与选取的参考向量Vr相 比较形成用于分析计算的第二向量W2 ;
[0029] 4)所述步骤2)的tl时刻和步骤3)的t2的选取原则是：t2_tl = 20毫秒，即相 差一个工频周波。
[0030] 5)所述步骤2)的电气测量Vpl和步骤3)的电气测量Vp2的采集时间及采样率确 定：采集时间为持续的20毫秒；采样率规定为3200。
[0031] 6)计算零序电压向量的步骤：根据第一向量VV1与第二向量VV2的向量差，计算 接地时的零序电压V0,即：
[0032] VO = VV2-VVl〇
[0033] 所述步骤1)的参考向量Vr为a、b相相间电压的二次测量值，或为b、c相相间电 压的二次测量值，或为c、a相相间电压的二次测量值。
[0034] 所述步骤2)的第一向量VV1形成步骤进一步包括：
[0035] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl在tl时刻进行同步采集；
[0036] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl同时进行傅里叶变换；
[0037] a相电压电气测量Vpl傅里叶变换的幅值取作为第一向量VV1的幅值，电气量为参 考向量Vr与a相电压电气测量Vpl的夹角作为VV1的相角。
[0038] 所述步骤3)的第二向量VV2形成步骤进一步包括：
[0039] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2在t2时刻进行同步采集；
[0040] 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2同时进行傅里叶变换；
[0041] a相电压电气测量Vp2傅里叶变换的幅值第二向量VV2的幅值，电气量参考向量 Vr与a相电压电气测量Vp2的夹角作为第二向量VV2的相角。
[0042] 所述步骤2)和步骤3)第二支单相电压互感器对一次a相电压的电压变换，或为 第二支单相电压互感器对一次b相电压的电压变换，或为第二支单相电压互感器对一次c 相电压的电压变换。
[0043] 本发明基于两个单相互感器提取接地故障时的零序电压的方法所用的单相电压 互感器和各类测量仪器是本领域常用检测器具。对a相电压电气测量Vpl傅里叶变换和 a相电压电气测量Vp2傅里叶变换均采用傅里叶积数变换，是本领域技术人员所熟悉的技 术。
[0044] 本发明的【具体实施方式】并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的 改变和变形都应属于本发明所属权利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电压的方法，其特征 是，它包括以下内容： 1) 接地故障前后，参考向量的选取步骤：用于根据接地故障前与接地故障后个相关电 气量中，线电压的相位幅值基本不发生变化的规律，用第一支单相电压互感器对一次线电 压进行变换后送入设备的模拟量采集端，以其采集后的电气量为参考向量Vr ; 2) 第一向量VV1形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后送入 设备的模拟量采集端，在tl时刻，以其采集后的电气测量Vpl，与选取的参考向量相比较Vr 形成用于分析计算的第一向量VV1 ; 3) 第二向量VV2形成步骤：用第二支单相电压互感器对一次a相电压进行变换后送入 设备的模拟量采集端，在t2时刻，以其采集后的电气测量Vp2,与选取的参考向量Vr相比较 形成用于分析计算的第二向量VV2 ; 4) 所述步骤2)的tl时刻和步骤3)的t2的选取原则是：t2-tl = 20毫秒，即相差一 个工频周波。 5) 所述步骤2)的电气测量Vpl和步骤3)的电气测量Vp2的采集时间及采样率确定： 采集时间为持续的20毫秒；采样率规定为3200。 6) 计算零序电压向量的步骤：根据第一向量VV1与第二向量VV2的向量差，计算接地 时的零序电压V0,即： VO = VV2-VVl〇
2. 根据权利要求1所述的基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电 压的方法，其特征是，所述步骤1)的参考向量Vr为a、b相相间电压的二次测量值，或为b、 c相相间电压的二次测量值，或为c、a相相间电压的二次测量值。
3. 根据权利要求1所述的基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电 压的方法，其特征是，所述步骤2)的第一向量VV1形成步骤进一步包括： 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl在tl时刻进行同步采集； 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vpl同时进行傅里叶变换； a相电压电气测量Vpl傅里叶变换的幅值取作为第一向量VV1的幅值，电气量为参考向 量Vr与a相电压电气测量Vpl的夹角作为VV1的相角。
4. 根据权利要求1所述的基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电 压的方法，其特征是，所述步骤3)的第二向量VV2形成步骤进一步包括： 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2在t2时刻进行同步采集； 电气量参考向量Vr与a相电压电气测量Vp2同时进行傅里叶变换； a相电压电气测量Vp2傅里叶变换的幅值第二向量VV2的幅值，电气量参考向量Vr与 a相电压电气测量Vp2的夹角作为第二向量VV2的相角。
5. 根据权利要求1所述的基于两个单相电压互感器提取配电网单相接地时的零序电 压的方法，其特征是，所述步骤2)和步骤3)第二支单相电压互感器对一次a相电压的电压 变换，或为第二支单相电压互感器对一次b相电压的电压变换，或为第二支单相电压互感 器对一次c相电压的电压变换。
【文档编号】G01R19/175GK104142452SQ201410363853
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】耿婧, 张忠锋, 梅素真, 艾奇, 孙军, 宋佰岩, 徐晓丰 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司辽源供电公司