中性点不接地系统的故障选相法技术方案

本发明专利技术涉及一种中性点不接地系统的故障选相法，包括步骤有：第一步，接地故障判别：(1)接地故障判别；(2)单相接地故障判别；(3)两相接地故障判别；第二步，非接地故障判别：(1)非对称性故障判别；(2)两相短路判别；(3)三相短路判别。本发明专利技术通过将电流差突变量选相法进行算法上的改进，根据线路故障后的特点，分为接地短路故障选相法和非接地故障选相法，形成一套完整的中性点不接地系统的故障选相法，该方法对于谐波复杂、电磁干扰强烈、运行方式不稳定，接地电阻大的中性点不接地系统均具有很高的选相可靠性，可以作为中性点不接地系统故障选相的常用手段。

【技术实现步骤摘要】
中性点不接地系统的故障选相法
本专利技术属于电力系统故障分析
，特别是一种中性点不接地系统的故障选相法。
技术介绍
中性点不接地系统带故障长时间运行，非故障相对地电压升高，加快电缆绝缘老化，可能会扩大故障，危及供电可靠性。因此及时找出故障线路并予以切除，对中性点不接地系统安全运行是非常必要的。在电力系统的事故分析及故障点定位的计算中，需要对故障类型和相别进行判断，目前应用最广泛的故障选相方法为电流差突变量选相法。电流差突变量选相法是利用系统发生故障时，两相电流差变化量的幅值特征来区分各类故障的，其主要特点为：灵敏度较高、计算数据量少、能区分两相或三相短路，但对单相接地故障选相准确性很低。因此在对中性点不接地电力系统进行故障选相时，相间故障和三相短路故障选用电流差突变量选相法，但接地故障电流差突变量选相法不再适用，需要寻找其他选相方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提出一种中性点不接地系统的故障选相法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种中性点不接地系统的故障选相法，包括步骤如下：(1)首先计算故障线路零序电压突变量ΔU0，零序电流突变量ΔI0，若连续三个数据点满足ΔU0大于ΔU0set，ΔI0大于ΔI0set，将突变时刻选为故障起始点；其中，ΔU0set、ΔI0set分别为零序电压、电流突变量门槛值，根据系统实际情况确定；(2)从步骤(1)确定的故障起始点开始，计算零序电压、电流有效值U0、I0，当U0≥U0set且I0≥I0set时判断故障为接地故障，进入步骤(3)，若U0＜U0set或I0＜I0set则认为此次突变为扰动，返回步骤(1)继续检测零序突变量；(3)单相接地故障选相：分别计算故障开始后第一周期故障支路的三相电压有效值，根据下式(1)判断是否为单相接地故障，是则选出故障相，若不满足单相接地条件，进入步骤(4)两相短路接地选相；式中：Uφ——故障相电压；——非故障相电压；UN——相电压标准值；m、n——整定系数，根据系统实际情况选取；(4)两相短路接地选相：计算故障后一周三相电流突变量，计算方法如下：对ΔIa、ΔIb、ΔIc进行FFT变换，分别得到其向量进而求出电流差突变量通过下式判断故障相别；AB两相接地短路：BC两相接地短路：CA两相接地短路：(5)若步骤(1)中求出的ΔU0、ΔI0不满足(ΔI0≥ε1)∩(ΔU0≥ε3)，式中ε1、ε2——整定值，则逐周期计算负序电压、电流有效值，当(U2≥U2set)∩(I2≥I2set)时，判断故障为相间故障，将满足条件周期的第一个数据点作为故障起始点，并进入步骤(6)；其中，式中U2、I2分别为负序电压、负序电流有效值，U2set、I2set分别为负序电压、电流有效值门槛值，根据系统实际情况确定。(6)相间短路选相：计算故障后一周三相电流突变量根据下式判断故障相别；AB两相短路：BC两相短路：CA两相短路：式中m——整定系数，取值范围为4≤m≤8，(7)若全部数据均不满足步骤(5)中相间故障条件，则返回数据开始点，逐点计算电压、电流突变量ΔU、ΔI，若连续三个数据点满足(ΔU≥ΔUset)∩(ΔI≥ΔIset)，则判断故障为三相短路，并将突变时刻选为故障起始时刻。而且，在所述步骤(7)步判断为三相短路后，为增加选相结果准确度，进一步进行电流突变量判断：若满足(ΔIa≥ΔIset)∩(ΔIb≥ΔIset)∩(ΔIc≥ΔIset)，则为三相短路故障，不满足则认为是扰动，返回步骤(1)。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术通过将电流差突变量选相法进行算法上的改进，根据线路故障后的特点，分为接地短路故障选相法和非接地故障选相法，形成一套完整的中性点不接地系统的故障选相法。2、本专利技术中性点不接地系统的故障选相法具有较强抗干扰性，对于谐波复杂、电磁干扰强烈、运行方式不稳定，接地电阻大的中性点不接地系统均具有很高的选相可靠性，可以作为中性点不接地系统故障选相的常用手段；3、本专利技术中性点不接地系统的故障选相法完整清晰，具有数据处理的独立性，可以编制成独立程序移植到电力系统故障分析软件中；计算量小且算法简单，计算速度快，可以快速的进行故障选相，实时性好。附图说明图1是本专利技术方法的步骤流程示意图。具体实施方式以下对本专利技术实施例做进一步详述：需要强调的是，本专利技术所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本专利技术并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本专利技术保护的范围。一种中性点不接地系统的故障选相法，如图1所示，该方法原理及方法步骤如下：接地故障选相(1)接地故障判别在故障选相过程中，首先判别故障是否为接地故障，以便根据接地故障与非接地故障的特点，进一步确定故障类型和相别，根据系统发生接地故障时，会出现显著的零序电压和零序电流分量这一特点，接地故障的检测方法如式(1)所示：[(ΔI0≥ε1)∩(I0≥ε2)]∪[(ΔU0≥ε3)∩(U0≥ε4)](1)式中ΔI0和ΔU0——零序电流和零序电压的突变量；ε1、ε2、ε3、ε4——分别为整定值，根据系统实际情况选取。采用零序电流和电压及其突变量作为接地故障的启动量，可以明确故障开始点，为提高电流突变量选相的准确性提供了有力保障，还可防止由不平衡电气量及三次谐波分量引起的误判，提高检测灵敏度。(2)单相接地故障选相当确定为接地故障后，即可进一步判断是否为单相接地故障。中性点不接地系统发生单相接地后，线路中电流基本不变，故障电流极小，所以不能使用电流差突变量选相法。但系统单相接地时，故障相电压变为零，非故障相电压升高为线电压，该故障特征较为明显，因此可以利用电压变化这一特性进行选相，具体做法为，在确定故障开始点后计算各相故障后第一周期电压有效值，选择电压明显变小的相作为故障相，如式(2)所示：式中：Uφ——故障相电压；——非故障相电压；UN——相电压标准值；m、n——整定系数，根据系统实际情况选取。(3)两相接地故障判别由于两相接地短路时，两个故障相电流之差最大，故可以根据相电流故障分量差大小进行选相，故障相判别条件如式(3)、(4)、(5)所示：AB两相接地短路：BC两相接地短路：CA两相接地短路：2、非接地故障选相(1)非对称性故障判别为了提高选相准确性，在判别出故障不是接地故障后进一步判断故障是否为对称性故障，以确定故障类型和相别。根据系统发生非对称性故障时，会出现显著的负序电压和负序电流分量这一特点，非对称性故障的检测方法如式(6)所示：(I2≥ε1)∩(U2≥ε2)(6)式中ε1、ε2——整定值。采用负序电流和电压作为对称故障的启动量时，将产生负序分量的数据周期的初始点作为故障开始点。(2)两相短路判别若故障为非对称性短路故障，首先判断故障是否为两相短路。系统发生两相短路时的故障特征为非故障相故障分量电流(约为零)远小于故障相。以BC两相短路为例，故障点处非故障相序分量如式(7)所示：而测量端非故障相故障分量电流如式(8)所示：假设系统正负序参数相同，则有：由于实际系统正、负序阻抗参数不可能相等，两相短路的故障选相方法如式(9)、(10)、(11)所示：AB两相短路：BC两相短路：CA两相短路：式中m——本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性点不接地系统的故障选相法，其特征在于包括步骤如下：(1)首先计算故障线路零序电压突变量ΔU0，零序电流突变量ΔI0，若连续三个数据点满足ΔU0大于ΔU0set，ΔI0大于ΔI0set，将突变时刻选为故障起始点；其中，ΔU0set、ΔI0set分别为零序电压、电流突变量门槛值，根据系统实际情况确定；(2)从步骤(1)确定的故障起始点开始，计算零序电压、电流有效值U0、I0，当U0≥U0set且I0≥I0set时判断故障为接地故障，进入步骤(3)，若U0＜U0set或I0＜I0set则认为此次突变为扰动，返回步骤(1)继续检测零序突变量；(3)单相接地故障选相：分别计算故障开始后第一周期故障支路的三相电压有效值，根据下式(1)判断是否为单相接地故障，是则选出故障相，若不满足单相接地条件，进入步骤(4)的两相短路接地选相；

【技术特征摘要】
1.一种中性点不接地系统的故障选相法，其特征在于包括步骤如下：(1)首先计算故障线路零序电压突变量ΔU0，零序电流突变量ΔI0，若连续三个数据点满足ΔU0大于ΔU0set，ΔI0大于ΔI0set，将突变时刻选为故障起始点；其中，ΔU0set、ΔI0set分别为零序电压、电流突变量门槛值，根据系统实际情况确定；(2)从步骤(1)确定的故障起始点开始，计算零序电压、电流有效值U0、I0，当U0≥U0set且I0≥I0set时判断故障为接地故障，进入步骤(3)，若U0＜U0set或I0＜I0set则认为此次突变为扰动，返回步骤(1)继续检测零序突变量；(3)单相接地故障选相：分别计算故障开始后第一周期故障支路的三相电压有效值，根据下式(1)判断是否为单相接地故障，是则选出故障相，若不满足单相接地条件，进入步骤(4)的两相短路接地选相；式中：Uφ——故障相电压；UN——相电压标准值；m、n——整定系数，根据系统实际情况选取；(4)两相短路接地选相：计算故障后一周三相电流突变量，计算方法如下：对ΔIa、ΔIb、ΔIc进行FFT变换，分别得到其向量进而求出电流差突变量通过下式判断故障相别；AB两相接地短路：BC两相接地短路：

【专利技术属性】
技术研发人员：叶芳，李田，甘智勇，齐文艳，李庆钊，张迅达，傅思伟，陈韶瑜，文黎，温力，曹建伟，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12