一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法和系统，所述方法包括以下步骤：步骤1、检测到配电网发生单相接地故障后，通过控制有源逆变装置由配电网中性点注入特征频率的探测信号；步骤2、利用线路首端检测装置测得由故障点反射回的电流行波信号；步骤3、利用相模变换、Teager能量算子标定行波波头，基于行波定位方法计算故障距离。实现主动注入式配电网故障的准确定位。注入式配电网故障的准确定位。注入式配电网故障的准确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法和系统


[0001]本专利技术属于电力系统配电网继电保护
，具体涉及一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法和系统。

技术介绍

[0002]目前输电线路故障定位技术已经取得重大进展，定位效果很好，但是配电线路由于其拓扑结构复杂，节点分支众多，负载情况各异，使得配电网接地故障的准确定位具有不小的困难。而配电网故障中单相接地故障约占80％，当发生单相接地故障时，如果不能及时排除故障，可能会造成故障进一步扩大，严重时引发火灾事故，威胁配电网正常供电。另一方面，配电网高阻接地故障易造成间歇性弧光接地故障并可能引发火灾，产生的弧光过电压增大了线路相间绝缘被破坏的可能性，导致故障进一步发展成为相间短路故障，增加了故障的危害程度和影响范围。因此，针对配电网单相接地故障的准确定位研究具有重要意义。
[0003]配电网多数采用小电流接地方式，且在谐振接地系统中，故障信号微弱，故障的快速准确定位具有一定的困难。针对配电网故障定位问题，国内外学者开展了大量研究工作，现有的故障定位方法包括阻抗法、S信号注入法、区段定位法、行波法但是仍然存在定位精度不高，费时费力，需要添加额外的检测装置等问题；基于被动信号实现故障准确定位难度更大，而传统的注入故障定位方法没有考虑注入信号会增加故障残流而增大单相接地故障的安全隐患的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法和系统，实现配电网单相接地故障的准确定位。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、检测到配电网发生单相接地故障后，通过控制有源逆变装置由配电网中性点注入特征频率的探测信号；
[0008]步骤2、利用线路首端检测装置测得由故障点反射回的电流行波信号；
[0009]步骤3、利用相模变换对行波信号解耦，然后标定解耦后的行波波头，基于行波定位方法和波头标定结果计算故障距离，实现主动注入式配电网故障行波定位。
[0010]进一步的，步骤1包括以下步骤：
[0011]步骤1.1、采用由中性点注入探测信号的方式，有源逆变装置经单相升压变压器接入配电网中性点，逆变器输出信号经过升压之后注入配电网；
[0012]步骤1.2、发生单相接地故障后，调整调制波信号，产生对应的有源逆变装置触发脉冲信号，控制有源逆变装置输出所需特征信号，通过配电网中性点注入特征信号，注入的特征信号作为故障定位的探测信号。
[0013]进一步的，步骤1.1中，有源逆变装置采用开环控制方式，采用双极性调制的方式。
[0014]进一步的，步骤1.1中，采用单相全桥逆变器作为注入行波信号的产生装置。
[0015]进一步的，步骤1中，单相全桥逆变器与L型滤波器连接。
[0016]进一步的，步骤1.2中，设置零序电压启动阈值，当零序电压超过所设置的启动阈值时，检测到发生单相接地故障。
[0017]进一步的，步骤1.2中，在故障电流达到稳态时注入探测信号。
[0018]进一步的，步骤3包括以下步骤：
[0019]步骤3.1、对采集的故障馈线反射行波信号，通过相模变换，得到电压、电流的零模、线模分量；
[0020]步骤3.2、利用Teager能量算子对解耦的电流信号零模分量进行标定，得到注入信号反射母线处检测装置的波头时刻；最后下式计算故障距离：
[0021][0022]上式中：l
f
为故障点距离母线处检测装置的距离，Δt为在母线处检测装置检测到行波零模分量突变后又检测到AB两相或AC两相线模分量突变所经过的时间；v0和v1分别为行波线模分量和零模分量在架空线路上的波速。
[0023]一种基于主动注入式的配电网故障行波定位系统，包括：
[0024]信号注入模块，用于当配电网发生单相接地故障时，控制有源逆变装置由配电网中性点注入特征频率的探测信号；
[0025]信号采集模块，用于测得由故障点反射回的电流行波信号；
[0026]故障定位模块，用于根据行波信号计算故障距离，实现主动注入式配电网故障行波定位。
[0027]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0028]1)基于主动注入式的配电网单相接地故障行波定位方法，利用电力电子设备的高可控性，通过有源逆变装置注入正弦探测信号，探测信号具有高度可控性。注入探测信号的幅值、相位和频率都可以通过调整逆变器的调制信号进行控制，注入时刻可人为选择，选取合适幅值和频率的探测信号，不会增大接地故障残流，且行波信号更加明显。2)由于配电网故障具有高随机性，基于主动注入式的配电网单相接地故障行波定位方法，可以主动设定电流注入时刻，注入特征信号之后开始进行信号的采集，可靠采集到探测信号行波波头，用于故障定位。而被动式行波定位无法确定故障发生时刻，从而无法有效提取行波波头。
[0029]3)在谐振接地系统中，基于被动式的故障定位方法，由于接地电阻的广泛性，发生高阻接地故障时故障特征微弱，不易检测，故障定位存在一定难度；本专利技术由有源逆变装置主动注入特征信号，故障特征明显，定位准确度高。
[0030]4)相较于注入式区段定位，基于主动注入式的配电网单相接地故障行波定位方法，不需要线路上添加额外的互感器，只需由母线处检测装置测量电压电流信号即可完成定位。
附图说明
[0031]图1为本专利技术说明书实施例采用的配电网单相接地故障定位流程图；
[0032]图2为本专利技术实施例说明书采用10kV配电网谐振接地系统原理图；图3(a)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离3km时相模变换结果图；
[0033]图3(b)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离3km时Teager能量算子标定结果图；
[0034]图4(a)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离10km时相模变换结果图；
[0035]图4(b)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离10km时Teager能量算子标定结果图；
[0036]图5(a)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离18km时相模变换结果图；
[0037]图5(b)为本专利技术实施例采用接地电阻为10Ω、故障距离18km时Teager能量算子标定结果图；
[0038]图6(a)为本专利技术实施例采用接地电阻为500Ω、故障距离3km时相模变换结果图；
[0039]图6(b)为本专利技术实施例采用接地电阻为500Ω、故障距离3km时Teager能量算子标定结果图；
[0040]图7(a)为本专利技术实施例采用接地电阻为500Ω、故障距离10km时相模变换及Teager能量算子标定结果图；
[0041]图7(b)为本专利技术实施例采用接地电阻为500Ω、故障距离10km时相模变换及Teager能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、检测到配电网发生单相接地故障后，通过控制有源逆变装置由配电网中性点注入特征频率的探测信号；步骤2、利用线路首端检测装置测得由故障点反射回的电流行波信号；步骤3、利用相模变换对行波信号解耦，然后标定解耦后的行波波头，基于行波定位方法和波头标定结果计算故障距离，实现主动注入式配电网故障行波定位。2.根据权利要求1所述的一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1、采用由中性点注入探测信号的方式，有源逆变装置经单相升压变压器接入配电网中性点，逆变器输出信号经过升压之后注入配电网；步骤1.2、发生单相接地故障后，调整调制波信号，产生对应的有源逆变装置触发脉冲信号，控制有源逆变装置输出所需特征信号，通过配电网中性点注入特征信号，注入的特征信号作为故障定位的探测信号。3.根据权利要求2所述的一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，其特征在于，所述步骤1.1中，有源逆变装置采用开环控制方式，采用双极性调制的方式。4.根据权利要求2所述的一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，其特征在于，所述步骤1.1中，采用单相全桥逆变器作为注入行波信号的产生装置。5.根据权利要求4所述的一种基于主动注入式的配电网故障行波定位方法，其特征在于，所述步骤1中，单相全桥逆变器与L型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅钊，王晓卫，岳阳，张志华，权立，范斌涛，邵美阳，王露缙，豆敏娜，刘浩，
申请(专利权)人：西安理工大学国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：