一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术属于配电网高阻故障定位领域，提供了一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法及系统。该方法包括获取母线零序差分电压和故障线路的馈线零序电流；基于母线零序差分电压和馈线零序电流，构建特征频带范围内的第一李萨如曲线；在故障线路占比小于设定阈值，且第一李萨如曲线的斜率为负时，判定该故障线路发生了高阻故障；在故障线路占比大于设定阈值时，将配电网的拓扑线路进行区段划分，同步获取每个区段的区段零序电流；基于母线零序差分电压和区段零序电流，构建第二李萨如曲线，并对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合，得到拟合曲线；在至少连续三个周期内，拟合曲线的斜率均为负时，判定该区段内发生了高阻故障。阻故障。阻故障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法及系统


[0001]本专利技术属于配电网高阻故障定位领域，尤其涉及一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]配电网高阻故障(High
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Impedance Faults, HIFs)常见于中压配电网，以单相接地故障为主，约占中压配网故障的5%~10% 。高阻故障多发生于架空线路断线或垂落，并与水泥地、树木与草坪等非金属性导体接触形成接地故障，接地电阻一般维持在几百欧姆到几千欧姆不等。通常情况下，接地介质的表面并不平滑，当导线与接地介质形成电气连接并造成接地故障时，会伴随着非线性的空气电弧击穿或固体介质击穿，称为弧光高阻故障（AHIFs）。到目前为止，弧光高阻故障的检测精度仍不高，主要原因包括配电系统结构不确定，馈线拓扑复杂，故障信息微弱，电弧非线性严重等。弧光高阻故障若长时间存在会带来极大的安全隐患，引发人员触电、设备故障和火灾等事件。为了实现弧光高阻故障的可靠隔离，准确故障定位是必要条件。
[0004]在过去的研究中，弧光高阻故障的检测方法主要分为稳态方法和暂态方法。由于检测算法采用的特征量依赖于系统运行状态和故障场景，高阻故障发生后的稳态电气量很小，特征量因PT、CT及模数转换误差而难以准确提取，如导纳法，幅值比较法，稳态功率方向法等。弧光高阻故障特征具有发展性，过渡电阻在故障初始阶段较高，甚至达到十几千欧姆，暂态特征淹没而无法被现有量测装置有效提取，如暂态能量法，暂态功率法，投影系数法等。针对弧光高阻故障波形非线性呈现的时间分布特性，小波变换，希尔伯特黄变换，崔
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威廉斯分布等时频域分析方法也得到广泛应用，但此类方法通过提取故障电弧的高频信息实现，抗噪能力差。
[0005]配电网主要分为中性点接地、谐振接地和小电阻接地三种形式。其中在谐振接地系统中，由于受到消弧线圈影响，谐振接地系统的故障线路电流方向不明确，其单相接地故障的选线和区段定位难度更高。此外，实际配电网消弧线圈补偿度会根据系统运行方式而调整，谐振接地系统的接地故障宽频特征也会受线路长度影响。这些因素对于低阻故障的定位方法影响很小，但处理高阻故障时不能忽略。
[0006]基于以上因素，传统高阻故障定位方法在实际应用过程存在一定盲区与局限性。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
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中存在的谐振接地系统高阻故障定位难等技术问题，本专利技术提供一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法及系统，其通过构建第一李萨如曲线，用于故障线路较少的高阻故障定位；通过将故障线路分为不同区段，并利用构建的第二李萨如曲线，用于故障线路多且故障线路长的高阻故障定位，可以提高高阻故障定位的
准确性。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法。
[0009]一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，包括：获取母线零序差分电压和故障线路的馈线零序电流；基于母线零序差分电压和馈线零序电流，构建特征频带范围内的第一李萨如曲线；在故障线路占比小于设定阈值，且第一李萨如曲线的斜率为负时，判定该故障线路发生了高阻故障；在故障线路占比大于设定阈值时，将配电网的拓扑线路进行区段划分，同步获取每个区段的区段零序电流；基于母线零序差分电压和区段零序电流，构建第二李萨如曲线，并对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合，得到拟合曲线；在至少连续三个周期内，拟合曲线的斜率均为负时，判定该区段内发生了高阻故障。
[0010]进一步地，采用同步相量测量单元同步采集各区段的区段零序电流和母线零序差分电压。
[0011]进一步地，采用最小二乘法对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合。
[0012]进一步地，所述区段零序电流为故障点零序电流与该区段对地零序电流之和。
[0013]进一步地，所述阈值为[0.6，0.8]。
[0014]进一步地，所述特征频带范围为150Hz~350Hz。
[0015]本专利技术的第二个方面提供一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位系统。
[0016]一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位系统，包括：数据获取模块，其被配置为：获取母线零序差分电压和故障线路的馈线零序电流；第一李萨如曲线构建模块，其被配置为：基于母线零序差分电压和馈线零序电流，构建特征频带范围内的第一李萨如曲线；第一故障定位模块，其被配置为：在故障线路占比小于设定阈值，且第一李萨如曲线的斜率为负时，判定该故障线路发生了高阻故障；区段划分模块，其被配置为：在故障线路占比大于设定阈值时，将配电网的拓扑线路进行区段划分，同步获取每个区段的区段零序电流；第二李萨如曲线构建模块，其被配置为：基于母线零序差分电压和区段零序电流，构建第二李萨如曲线，并对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合，得到拟合曲线；第二故障定位模块，其被配置为：在至少连续三个周期内，拟合曲线的斜率均为负时，判定该区段内发生了高阻故障。
[0017]进一步地，采用同步相量测量单元同步采集各区段的区段零序电流和母线零序差分电压。
[0018]进一步地，采用最小二乘法对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合。
[0019]进一步地，所述区段零序电流为故障点零序电流与该区段对地零序电流之和。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
本专利技术通过构建第一李萨如曲线，用于故障线路较少的高阻故障定位；通过将故障线路分为不同区段，并利用构建的第二李萨如曲线，用于故障线路多且故障线路长的高阻故障定位，可以提高高阻故障定位的准确性。
[0021]本专利技术利用区段零序电流的概率将配电网分为不同区段，并结合最小二乘法拟合第二李萨如曲线，提高高阻故障定位的准确性。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1是本专利技术示出的单相接地故障发生前第一时刻故障线路李萨如曲线变化示意图；图2是本专利技术示出的单相接地故障发生前第二时刻故障线路李萨如曲线变化示意图；图3是本专利技术示出的单相接地发生故障发生瞬态李萨如曲线变化示意图；图4是本专利技术示出的单相接地故障发生后第以时刻故障线路稳态李萨如曲线变化示意图；图5是本专利技术示出的单相接地故障发生后第二时刻故障线路稳态李萨如曲线变化示意图；图6是本专利技术示出的单相接地故障发生后第三时刻故障线路稳态李萨如曲线变化示意图；图7是本专利技术示出的谐振接地系统高阻故障零序等效电路图；图8是本专利技术示出的频率在50Hz
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550Hz范围内的电流分量幅值比变化图；图9是本专利技术示出的频率在150Hz
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350Hz范围内的电流分量幅值比变化图；图10是本专利技术示出的新型李萨如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，包括：获取母线零序差分电压和故障线路的馈线零序电流；基于母线零序差分电压和馈线零序电流，构建特征频带范围内的第一李萨如曲线；在故障线路占比小于设定阈值，且第一李萨如曲线的斜率为负时，判定该故障线路发生了高阻故障；在故障线路占比大于设定阈值时，将配电网的拓扑线路进行区段划分，同步获取每个区段的区段零序电流；基于母线零序差分电压和区段零序电流，构建第二李萨如曲线，并对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合，得到拟合曲线；在至少连续三个周期内，拟合曲线的斜率均为负时，判定该区段内发生了高阻故障。2.根据权利要求1所述的基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，采用同步相量测量单元同步采集各区段的区段零序电流和母线零序差分电压。3.根据权利要求1所述的基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，采用最小二乘法对第二李萨如曲线的离散数据点进行线性拟合。4.根据权利要求1所述的基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，所述区段零序电流为故障点零序电流与该区段对地零序电流之和。5.根据权利要求1所述的基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，所述阈值为[0.6，0.8]。6.根据权利要求1所述的基于同步李萨如曲线特征的高阻故障定位方法，其特征在于，所述特征频带范围为150Hz...

【专利技术属性】
技术研发人员：石访，张恒旭，韩兆儒，靳宗帅，王晓彬，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：