一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法与流程

本发明涉及一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，属于小电流接地故障检测。

背景技术：

1、配电网发生单相接地故障时，减小故障点电流促使故障点熄弧，可降低故障危害，避免事故扩大。消弧线圈是配电网常见的消弧设备，但其只能补偿接地故障电流无功分量，不能补偿有功及谐波分量，无法确保接地点可靠熄弧。利用有源逆变器作主动注入电源的有源消弧技术，能够实现对接地故障电流的全补偿，实现接地点的可靠熄弧。

2、如何准确判断故障点是否发生熄弧能够为有源逆变器后续补偿状态的设定提供依据，避免电压消弧法补偿异常的发生。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，包括以下步骤：

4、检测到小电流接地故障发生后，通过有源逆变器控制中性点电压幅值逐渐升高，使故障相电压逐渐降低；

5、在控制中性点电压幅值逐渐升高的过程中，实时测量并记录不同时刻有源逆变器的注入电流及对应的母线零序电压，利用相邻两次不同时刻测量值计算二者变化量得注入电流变化值和母线零序电压变化值，并通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量；

6、基于工频分量计算系统导纳及阻抗角；

7、根据阻抗角及预设的阻抗角阈值判断故障点是否熄弧。

8、作为优选实施方式，在所述通过有源逆变器控制中性点电压幅值逐渐升高，使故障相电压逐渐降低的过程中，设置不同的步进系数k，0＜k≤1；

9、不同步进系数k下有源逆变器的控制目标设定为其中为母线零序电压，为故障相电源电压；

10、逐渐增加步进系数k，当判定故障点熄弧或k＝1后，不再增加步进系数。

11、作为优选实施方式，所述通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量的方法具体为：

12、基于注入电流变化值和母线零序电压变化值，利用傅里叶变换分别计算二者的工频分量和其中为注入电流工频分量，为母线零序电压工频分量；

13、所述基于工频分量计算系统导纳及阻抗角的算式具体为：

14、

15、其中，为系统导纳，为阻抗角，为的实部，为的虚部。

16、另一方面，本发明还提供一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测系统，包括：

17、消弧控制模块，用于检测到小电流接地故障发生后，通过有源逆变器控制中性点电压幅值逐渐升高，使故障相电压逐渐降低；

18、补偿模块，用于在控制中性点电压幅值逐渐升高的过程中，实时测量并记录不同时刻有源逆变器的注入电流及对应的母线零序电压，利用相邻两次不同时刻测量值计算二者变化量得注入电流变化值和母线零序电压变化值，并通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量；

19、参数计算模块，基于工频分量计算系统导纳及阻抗角；

20、熄弧检测模块，用于根据阻抗角及预设的阻抗角阈值判断故障点是否熄弧。

21、作为优选实施方式，在补偿模块中，所述通过有源逆变器控制中性点电压幅值逐渐升高，使故障相电压逐渐降低的过程中，设置不同的步进系数k，0＜k≤1；

22、不同步进系数k下有源逆变器的控制目标设定为其中为母线零序电压，为故障相电源电压；

23、逐渐增加步进系数k，当判定故障点熄弧或k＝1后，不再增加步进系数。

24、作为优选实施方式，所述参数计算模块通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量的方法具体为：

25、基于注入电流变化值和母线零序电压变化值，利用傅里叶变换分别计算二者的工频分量和其中为注入电流工频分量，为母线零序电压工频分量；

26、所述基于工频分量计算系统导纳及阻抗角的算式具体为：

27、

28、其中，为系统导纳，为阻抗角，为的实部，为的虚部。

29、再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法。

30、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法。

31、本发明具有如下有益效果：

32、本发明一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，可在有源逆变器输出过程中持续判断，实时检测故障点是否熄弧，为有源逆变器输出状态的设定提供依据。可有效避免电压消弧法在故障过渡电阻较小时，故障点电流不减反增的异常情况，且在过渡电阻较小时，本方法的区分效果更好。

技术特征：

1.一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，其特征在于，所述通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量的方法具体为：

4.一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测系统，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测系统，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测系统，其特征在于，所述参数计算模块通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量的方法具体为：

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法。

技术总结
本发明涉及一种小电流接地故障有源消弧时故障点熄弧检测方法，包括以下步骤：检测到小电流接地故障发生后，通过有源逆变器控制中性点电压幅值逐渐升高，使故障相电压逐渐降低；在控制中性点电压幅值逐渐升高的过程中，实时测量并记录不同时刻有源逆变器的注入电流及对应的母线零序电压，利用相邻两次不同时刻测量值计算二者变化量得注入电流变化值和母线零序电压变化值，并通过注入电流变化值和母线零序电压变化值提取工频分量；基于工频分量计算系统导纳及阻抗角；根据阻抗角及预设的阻抗角阈值判断故障点是否熄弧。

技术研发人员：王连辉,徐丙垠,陈石川,林力辉,王超,阮广朋,黄超艺,陈浩珉,朱毅勇
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29