(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010297934.1(22)申请日 2020.04.16
(71)申请人 贵州电网有限责任公司
地址 550002 贵州省贵阳市南明区滨河路
17号(72)发明人 肖小兵 付宇 张锐锋 文屹
郑友卓 吕黔苏 刘安茳 何洪流 张洋 龙秋风 郝树青 周西南 陈成 吴鹏 李前敏 王卓月 文蕾 何肖蒙 王宇 徐梅梅 王冕 何荣卜 曾鹏 李华鹏 杨忠 徐修远 古庭赟 范强 窦陈 刘斌 张历 辛明勇 何心怡 陈波 代奇迹 陈敦辉 柏毅辉 安波 李忠
(74)专利代理机构 贵阳中新专利商标事务所
52100
代理人 商小川(51)Int.Cl.
G01R 31/52(2020.01)G01R 31/58(2020.01)G01R 31/08(2006.01)
(54)发明名称
本发明公开了一种配电网单相接地故障辨识方法，它包括：确定故障检测时采集暂态分量作为故障辨识的特征参数；通过对单相接地故障 提取故障下暂态分量中的的负序电流和零序电流值，选取最优的故障特征量对单相接地进行识别；基于空间负序矢量法对三相电流进行变换得到空间负序电流，以空间负序电流作为故障辨识特征量识别是否发生单相接地故障，确定故障类型为单相接地故障时启动单相接地选线装置进行故障线路识别，并根据负序分量在故障支路和非故障支路上的差异实现故障线路的辨识；解决了现有技术针对配电网单相接地故障辨识的影响因素较多导致判据可靠性不高，使得单相接地故障的准 确识别性差等问题。
权利要求书7页 说明书16页 附图4页
CN 111413643 A 2020.07.14
C N 111413643
A
1.一种配电网单相接地故障辨识方法，它包括：
步骤1、分析配网系统的特征量，确定故障检测时采集暂态分量作为故障辨识的特征参数；
步骤2、通过对单相接地故障的电气量利用对称分量变换进行解耦，并提取故障下暂态分量中的的负序电流和零序电流值，同时分析单相接地故障线路的负序电流值的大小关系，从而选取最优的故障特征量对单相接地进行识别，以提高单相接地辨识的准确性；
步骤3、基于空间负序矢量法对三相电流进行变换得到空间负序电流，以空间负序电流作为故障辨识特征量识别是否发生单相接地故障，当确定故障类型为单相接地故障时，将启动单相接地选线装置进行故障线路识别，并根据负序分量在故障支路和非故障支路上的差异实现故障线路的辨识。
2.根据权利要求1所述的一种配电网单相接地故障辨识方法，其特征在于：它还包括：
步骤4、对单相接地故障为例进行仿真分析，包含：发生单相接地故障时，故障线路首端空间负序电流有效值分析；在线路不同故障点处发生单相接地时空闻负序电流有效值分析。
3.根据权利要求1所述的一种配电网单相接地故障辨识方法，其特征在于：
步骤1所述分析配网系统的特征量，确定故障检测时采集暂态分量作为故障辨识的特征参数的具体方法包括：
步骤1.1、以分别表示A、B、C三相的电动势，A相在d点金属性接地，各相对地的电压如下所示：
当出现单相接地故障时，非故障相的对地电压会发生变化，增加到和线电压一样大，而故障相电压则会减小到0；如下式所示为系统的零序电压：
各相对地电容电流为式(3)所示；的有效值为式(4)所示；零序电流为式(5)所示；得出当系统中的某条线路出现单相短路故障时，故障线中相当于不会有零序电流通
过；
步骤2.2、配网单相接地的暂态量分析；
将配网中出现的单相接地故障的暂态量的等值电路进行等效；网络分布参数包含R、C、L以及消弧线圈的集中电感L k；在零序回路里，u(t)为零序电源电压，C为三相对地电容，R为等值电阻，三相线路及电源变压器等作为等值电感L的一部分；
则得
忽略L k的影响，分析暂态电容电流，实质就是分析在RLC串联回路中添加一个零序电压的过渡过程；通
过等式I cm＝U mωC以及初始条件i c,st+i c,os＝0，研究暂态电容电流i c含稳态分量i c,st及暂态自由振荡分量i c,os，并且经拉氏变换后如下式所示：
τc为回路的时间常数，I cm表示电容电流幅值，δ＝1/τc与ωf表示暂态自由振荡分量的衰减系数及角频率，U cm表示相电压幅值；τc的大小与自由振荡衰减速度成反比影响，τc越大，其衰减速度越小，τc越小，其衰减速度越大；但是如果系统的运行方式维持稳定不变，则τc的
大小也会保持不变；由于和两因子存在于自由分量i c,os中，所以确定只要发生接地故障，系统就会产生自由振荡分量，也就是暂态分量。
4.根据权利要求1所述的一种配电网单相接地故障辨识方法，其特征在于：
步骤2所述通过对单相接地故障的电气量利用对称分量变换进行解耦，并提取故障下暂态分量中的的负序电流和零序电流值，同时分析单相接地故障线路的负序电流值的大小关系，从而选取最优的故障特征量对单相接地进行识别，以提高单相接地辨识的准确性的方法包括：
步骤2.1、在系统发生故障后针对零序和负序的序网图进行分析，得出线路首端和故障点处的电气量相互对应；
步骤2.2、对故障点处的特性进行分析，相当于对故障线路首端进行分析，然后通过测量线路首端的电流以及电压的情况，以此来判别故障所属类型；
步骤2.3、设置线路L1的故障k点处发生A相接地故障，对单相接地故障的序电流等值电路进行分析；根据序特性分析方法系统做出对应的正序、负序和零序等值电路，分析单相接地故障线路的负序电流值的大小关系。
5.根据权利要求1所述的一种配电网单相接地故障辨识方法，其特征在于：步骤3所述基于空间负序矢量法对三相电流进行变换得到空间负序电流的方法包括：空间序矢量是指构成rwh坐标系统的一组空间分量，即将一组不对称的三相瞬时值通过空间坐标变换得到的空间序矢量，其对应的坐标变换如下：
式中：ξ＝ωt；分别表示rwh坐标系下的瞬时正序、负序和零序矢量；分别表示ABC系统的各相瞬时值；
对系统三相分量进行瞬时对称分量变换，利用得到的三个瞬时负序分量经过变换合成空间负序矢量；令a＝e jθ，设行向量令T2＝(1 a2 a)，将分别表示以A、B、C相为基准相变换得到的瞬时负序分量，则空间负序矢量为
式中：
设
式中：表示正常运行时三相瞬时序分量，且都为0；
表示发生故障时序分量变化量；
根据式(9)和(10)得出
根据上式得出：系统波动时的一组分量为由于故障情况下，故
障负序变化量取值相对小，甚至有可能小于那么的存在将会影响的应用；通过对其进行变换分析，以此
来消除这个影响因素：以A、B、C相为基准的负序
分量
则
设三相正序电气量为：h a＝A m sinωt，h b＝A m sin(ωt-120°)，h c＝A m sin(ωt+120°)，当对其进行瞬时对称分量解耦时，在复平面上对h b、h c的相位进行旋转；正常运行时，变换后无负序分量，正序分量三相和为零；但是当运行中的系统的频率发生偏离时，可以通过相位的旋转变换，其旋转角度为120°+θ，则：
h2a＝A m sinωt+A m sin(ωt+120°-θ)+A m sin(ωt+240°+θ) (13)
同理，以B、C相为基准的负序变换为：
h2b＝A m sin(wt-120°)+A m sin(wt-θ)+A m sin(wt+240°+θ)
h2c＝A m sin(wt+120°)+A m sin(wt+θ)+A m sin(wt-120°-θ) (14)
将其化简为：
由式(15)可以看出，三个负序矢量可以构成一组正序分量，因此具有正序性质；基于以上分析，则空间负序矢量表示如下式所示：
式中：T w＝(e-jξe-j(ξ+θ)e-j(ξ-θ))
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