一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法技术

本发明专利技术公开了一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法,包括以下步骤：单相接地故障启动后，通过数字滤波对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，并筛选出暂态量最大支路；对所有支路零序CT极性进行校核、修正和告警,并根据修正后的数据进行故障选线；计算滤波后的最大支路暂态零模电流能量及由所有支路合成的暂态零模电流能量，根据两者之间幅值大小关系确定故障点处于母线还是线路。本发明专利技术适用于小电流接地系统，经数字滤波的零模电流暂态量积分克服了工频补偿量影响选线准确性和灵敏度不足问题；故障选线过程中实时进行零序CT极性校核、告警和修正，避免了因CT极性错误而导致的选线错误问题的发生。

A method of fault line selection for small current ground fault with self correction of CT polarity

【技术实现步骤摘要】
一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法
本专利技术属于电力系统故障监测技术，具体涉及一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法。
技术介绍
电力系统中性点接地方式主要分为两大类：中性点直接接地(大电流接地系统)和中性点不直接接地(小电流接地系统)。中性点不直接接地又包括中性点不接地与中性点经消弧线圈(谐振接地)接地，因该接地方式下发生单相接地故障时，流过故障点的故障电流很小，因此，也称为小电流接地系统。我国中压配电网多采用小电流接地系统，但因其故障量存在不突出性(接地电流很小，一般仅为数安培)、不确定性(谐振接地系统中消弧线圈补偿电流对工频电流影响)和不稳定性(间歇性接地与弧光接地发生率高)，使得小电流接地故障选线问题至今未得到彻底有效解决。目前，已运行的几乎所有小电流接地选线装置均需要对线路的零序电流进行采样分析以进行故障选线，因此零序CT的极性正确成为直接影响选线准确性的至关重要的一个因素。但是，一方面鉴于零序电流的特点，在无接地故障发生时很小，理论上基本为0，因此在进行安装时往往无法准确判断CT极性；另一方面，工程现场很多情况不允许对开关柜停电进行零序CT极性及接线统一性校核，这就导致装置实际投入运行后时常会有选线不准确的情况发生。针对小电流接地系统故障选线这一难题，许多学者进行了大量的研究，选线方法按照所用信号的来源分为主动法和被动法两大类。主动式选线方法有注入信号法、中电阻法、残流增量法、小扰动法等；被动式选线方法按照所用特征信号的不同，可分为基于稳态特征量与基于暂态特征量两种。其中基于稳态信息的被动式选线方法在经消弧线圈接地系统工况下，存在接地故障误判，不能满足现场需求；基于暂态特征量选线方法有首半波法、暂态零模电流幅值与极性比较法、暂态零模电流方向法、暂态能量法等。其中基于零模暂态能量的小电流接地故障选线原理，是将零模暂态能量函数定义为零模电压导数和零模电流的乘积在时域内的积分，对于故障线路其零模暂态能量函数的绝对值大于健康线路的绝对值，且故障线路的零模暂态能量函数值为负值,而健康线路的零模暂态能量函数值均为正值,从而完成故障线路的判断。此法在接地过渡电阻较大时,零模暂态能量值较小,且由于零模电压进行了求导运算，带来故障发生时刻的零模电压和零模电流的变化不在同一时刻，相差1/4周波，对暂态能量的累积带来不利，从而进一步降低了高阻接地故障时选线的正确性，选线正确率降低。现有零序CT极性诊断方法均基于多次接地故障结果进行CT极性一致性综合分析，尚无在接地故障选线过程中实时进行CT极性校核，也没有根据CT极性校核结果进行CT极性自修正的措施，从而无法避免因CT极性错误而导致的选线错误问题的发生。现有小电流接地选线装置已逐步配置零序CT极性参数，虽可通过人工查看、分析一次或多次单相接地故障后的故障录波数据来判定各支路零序CT极性是否正确，但此过程均需人工参与，工作效率较低。另外，现有选线技术均未在接地故障选线过程中实时进行CT极性校核，也没有根据CT极性校核结果进行CT极性自修正的措施，均需在故障后或n次故障后才能分析各支路零序CT极性正确性，从而无法避免因CT极性错误而导致的一次或多次选线错误问题的发生。同时，现有的基于零模暂态能量的小电流接地故障选线原理，采用了零模电压导数(或者是零模电压移相)和零模电流的乘积在时域内的积分，零模电压求导或者零模电压移相会带来故障发生时刻的零模电压和零模电流的变化不在同一时刻，相差1/4周波，对暂态能量的累积带来不利，尤其在高阻接地故障时，暂态能量小且时间短只有几毫秒时间窗，选线灵敏度差，影响选线的正确性；另外在积分前未考虑在特征频带内的能量进行累积，对于经消弧线圈接地系统在故障初期工频分量占比高的情况下，选线误判率高。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述零序CT极性诊断现有技术的不足，本专利技术提供一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法。技术方案：一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法，所述方法基于零模电压和零模电流进行故障识别，当零模电压和零模电流任一值超出预设范围值则判定系统发生接地故障，对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，滤除其工频分量,保留特征频带内的分量，并根据此暂态量进行暂态量最大支路选取；其次对所有非暂态量最大支路的零序CT极性进行校核、告警和修正；然后根据修正后的数据继续进行下一步判断：首先对暂态量最大支路进行极性综合研判分析；符合判定条件则确定该支路为故障支路，并根据暂态零模功率方向进行该支路零序CT极性校核、告警和修正；对于不符合研判条件的，若暂态量最大支路暂态零模功率为正方向，则对其暂态零模电流平方在时域内积分与所有支路暂态零模电流矢量和平方在时域内积分做能量匹配度分析，否则与最大支路极性取反后的所有支路合成的暂态零模电流平方在时域内积分做能量匹配度分析，以确定故障点位于母线或该线路以及该线路零序CT极性是否正确，并给予相应的告警和修正。进一步的，所述方法包括数字滤波环节，对特征频带内的零模电压和所有支路零模电流暂态量进行提取；CT极性校正，对系统内所有支路的零序CT的极性进行校正，包括对CT极性错误的支路告警并进行修正；故障选线，所述的故障选线确定故障点位于母线或线路，包括如下步骤：(1)对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，使其工频分量滤除，得到滤波后的暂态零模电压u0kfilter(t)及所有支路暂态零模电流i0kfilter(t)；(2)计算滤波后的所有支路暂态零模电流最大值并进行排序，筛选出暂态量最大支路H；(3)对步骤(2)中筛选出的暂态量最大支路H外所有支路CT极性进行校核，依据暂态零模功率方向判断支路H外各支路CT极性是否接反，并对CT极性接反的支路进行极性修正，同时取反其零模电流采样值、暂态零模电流值；(4)对暂态量最大支路H进行极性综合研判分析，判断条件包括支路H在故障发生n个周波后的基波幅值I0H_非最大，暂态过程偏移直流分量IDCoffset大于门槛值，以及暂态方向IDir_T与稳态方向IDir_S不一致，若满足任一条件，则支路H为故障支路，执行步骤(5)；否则执行步骤(6)；(5)判断支路H暂态方向IDir_T是否为正方向，若是，则支路H极性正确；否则支路H为极性接反，装置修正极性参数并发出告警信息；(6)依据暂态零模功率方向判断支路H暂态方向IDir_T是否为正方向，若是，则执行步骤(7)，否则执行步骤(10)；(7)求取步骤(1)中滤波后的所有支路暂态零模电流矢量和i0sum_filter(t)；(8)对步骤(1)中的滤波后的支路H暂态零模电流与步骤(7)中的滤波后的所有支路暂态零模电流矢量和进行T2时间内的采样值平方积分，从而获取支路H的暂态零模电流能量集EH_filter(t)以及所有支路暂态零模电流矢量和能量集Esum_filter(t)；(9)在故障启动后的T2时间内，若所有支路暂态零模电流矢量和能量集一直小于支路H暂态零模电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法，其特征在于：单相接地故障启动后，首先通过数字滤波对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，滤除其工频分量，保留特征频带内的分量，并进行暂态量最大支路选取；其次对所有非暂态量最大支路的零序CT极性进行校核、告警和修正；然后根据修正后的数据继续进行下一步判断，判断如下：/n对暂态量最大支路进行综合研判分析，判定条件包括该支路在故障发生n个周波后的基波幅值非最大，暂态过程偏移直流分量大于门槛值，以及暂态、稳态方向不一致，若符合任一判定条件则确定该支路为故障支路，并根据暂态零模功率方向进行该支路零序CT极性校核、告警和修正；对于不符合研判条件的，若暂态量最大支路暂态零模功率为正方向，则对其暂态零模电流平方在时域内积分与所有支路暂态零模电流矢量和平方在时域内积分做能量匹配度分析，否则与最大支路极性取反后的所有支路合成的暂态零模电流平方在时域内积分做能量匹配度分析，确定故障点位于母线或该线路以及该线路零序CT极性是否正确，并给予相应的告警和修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法，其特征在于：单相接地故障启动后，首先通过数字滤波对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，滤除其工频分量，保留特征频带内的分量，并进行暂态量最大支路选取；其次对所有非暂态量最大支路的零序CT极性进行校核、告警和修正；然后根据修正后的数据继续进行下一步判断，判断如下：
对暂态量最大支路进行综合研判分析，判定条件包括该支路在故障发生n个周波后的基波幅值非最大，暂态过程偏移直流分量大于门槛值，以及暂态、稳态方向不一致，若符合任一判定条件则确定该支路为故障支路，并根据暂态零模功率方向进行该支路零序CT极性校核、告警和修正；对于不符合研判条件的，若暂态量最大支路暂态零模功率为正方向，则对其暂态零模电流平方在时域内积分与所有支路暂态零模电流矢量和平方在时域内积分做能量匹配度分析，否则与最大支路极性取反后的所有支路合成的暂态零模电流平方在时域内积分做能量匹配度分析，确定故障点位于母线或该线路以及该线路零序CT极性是否正确，并给予相应的告警和修正。


2.根据权利要求1所述的涵盖CT极性自修正的小电流接地故障选线方法，其特征在于：所述方法包括数字滤波、CT极性校正和故障选线过程，所述的数字滤波是对零模电压和所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取；所述CT极性校正是对系统内所有支路的零序CT的极性进行校正，包括对CT极性错误的支路告警并进行修正；所述的故障选线确定故障点位于母线或线路，包括如下步骤：
(1)对母线零模电压及所有支路零模电流进行特征频带内的暂态量提取，滤除其工频分量，得到滤波后的暂态零模电压u0kfilter(t)及所有支路暂态零模电流i0kfilter(t)；
(2)计算滤波后的所有支路暂态零模电流最大值并进行排序，筛选出暂态量最大支路H；
(3)对步骤(2)中筛选出的暂态量最大支路H外所有支路CT极性进行校核，依据暂态零模功率方向判断支路H外各支路CT极性是否接反，并对CT极性接反的支路进行极性修正，同时取反其零模电流采样值、暂态零模电流值；
(4)对暂态量最大支路H进行极性综合研判分析，判断条件包括支路H在故障发生n个周波后的基波幅值I0H_HAmp是否非最大，暂态过程偏移直流分量IDCoffset是否大于门槛值，以及暂态方向IDir_T与稳态方向IDir_S是否不一致，若满足任一条件，则支路H为故障支路，执行步骤(5)；否则执行步骤(6)；
(5)判断支路H暂态方向IDir_T是否为正方向，若是，则支路H判断为极性正确；否则支路H判断为极性接反，装置修正极性参数并发出告警信息；
(6)依据暂态零模功率方向判断支路H暂态方向IDir_T是否为正方向，若是，则执行步骤(7)，否则执行步骤(10)；
(7)计算步骤(1)中滤波后的所有支路暂态零模电流矢量和i0sum_filter(t)；
(8)对步骤(1)中的滤波后的支路H暂态零模电流与步骤(7)中的滤波后的所有支路暂态零模电流矢量和进行T2时间内的采样值平方积分，获取支路H的暂态零模电流能量集EH_filter(t)以及所有支路暂态零模电流矢量和能量集Esum_filter(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉平，潘书燕，夏磊，王小红，周华良，胡国，吴通华，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32