CN101435843B - 一种动态调整过流定值识别配电网短路故障的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要用于检测电力线路的短路故障，判断条件主要包括：1.线路正常工作，2.电流超过24小时之内最大负荷电流的k倍，3.该故障电流至少持续40mS，且在该段时间内电流幅值的变化大于ω，4.变电站跳闸，线路停电。本发明主要用于解决配电网中短路故障自动检测和防止线路倒送电而导致的误动问题。该方法可以适应任何线路，不需要设定短路电流定值，具有自适应性。
Description
技术领域：
本发明属于配电网故障检测技术
背景技术：
线路中的短路故障检测是继电保护和配网自动化系统的主要任务之一，而目前设备判断短路故障存在着以下问题：
1.线路保护的定值需要根据线路的长短、阻抗特性和变压器的特性来计算，不同的线路会有不同的保护定值，导致线路上的检测设备使用比困难，而且由于环网供电线路，当线路重构后，保护定值还有可能变化，也导致使用很不方便。
2.线路上电力电缆和大型电动机的增多使得短路故障发生时电缆的分布电容对故障点产生电容放电脉冲和电动机的机械能转化成电能，向故障点倒送电，使检测设备产生误动作现象。
因此目前检测短路故障的方法还存在许多需要完善的地方，本发明就是针对这些问题提出的解决办法。
发明内容：
本发明的目的是研制一种新的技术，以解决检测短路故障时依靠设定固定的短路定值而使得检测设备使用很困难的现状，同时解决目前检测短路故障时由于线路倒送电而导致的误动问题，并在一种全新的故障检测设备中进行实现。
本发明的工作原理如下：
(1)通过不断检测线路的负荷电流，以负荷电流作为基础，计算出过流定值，Ig＝k1·If和速断定值Is＝k2·If，其中If为24小时之内负荷电流的最大值，Ig为此时的过流定值，k1和k2可以是常数，也可以是负荷电流的函数；
(2)当故障电流持续40mS以上，变电站跳闸，线路停电，则认为可能发生了短路故障；
(3)其特征在于当线路的负荷电流发生变化时，过流定值和速断定值也跟着变化，从而使判断过程中不用计算保护定值；
(4)通过对短路电流的波形幅值进行判断，比较相邻两个波形的峰值的大小，如果后一个波形的幅值与前一个波形的幅值之比大于设定值ω，则认为是真正的短路故障，否则不是短路波形，而是倒送电。
由整流、低通滤波、A/D采样等电路构成的负荷和短路电流检测电路，整流和低通滤波消除高频干扰，A/D采样电路将电流信号转换成数字由CPU计算出负荷电流，进而计算出过流和速断定值作为短路故障的门槛值，如果后面测到的电流值大于该门槛值，则又可能发生了短路故障。当检测到短路故障电流时，短路波形和频率识别电路开始逐个比较该故障电流的相邻峰值的大小，如果相邻峰值的大小比较接近或在增加，同时利用过零检测电路测量到的波形频率为工频频率(50/60Hz)，则认为是真正的故障电流，从而确认了短路故障，中央控制逻辑单元给出指示报警信息，如果相邻峰值的大小在逐渐减小，或频率偏离工频频率很大，则认为是倒送电导致的短路脉冲电流，中央控制逻辑单元不会给出指示报警信息。
附图说明：
图1是本发明的结构
图2是本发明的原理框图
图3是本发明的短路故障检测电路图
图4是本发明的短路波形和频率识别原理图
具体实施方式：
本发明的电流信号取自卡在导线上的开口CT，如图1的1，由导磁材料和绕在其上的线圈构成，它可以将电力线上的电流信号线性的转换为电压信号供下面的逻辑电路来处理。图1中的2为信号处理板，对电流信号进行处理判断，将其转换成相应的逻辑信号送给核心逻辑控制单元进行处理。图1中的3为步进电机，它由两组线圈和一个永磁体的转子构成，永磁体的转子上安装有故障标识牌，两组线圈分别为显示线圈和复归线圈，当指示器检测到有故障发生时，驱动显示线圈将永磁体的磁极吸引到自身附近，导致其处于报警状态，当计时时间到时，驱动复归线圈动作，将永磁体的磁极吸引到复归线圈附近，使指示器处于复归状态。
短路故障脉冲检测主要由桥式整流、低通滤波、A/D采样等电路构成，如图2所示。桥式整流由图3中的B1完成，它将正弦交流电流信号变成脉动的直流信号，经过R1和C1组成的低通滤波回路滤除线路上的一些高频干扰，将信号送给12位A/D转换器进行转换，转换的结果由CPU进行计算，从而计算出目前的负荷电流，再根据负荷电流计算出过流和速断定值，如果突然采集到某一时刻的电流值超过了计算出的过流或速断值，则判断线路有可能发生了短路故障，置上短路可能发生标志，是否是真正的短路故障，还要看此后的电流波形。图4中的R6～10、C7～9和A7、A8共同构成了带通滤波电路，将线路中的高频成分滤除，然后将信号一路送给A/D转换电路进行转换，从而识别出每个波形的峰值进行比较，同时经带通滤波后的信号另一路被送给由R4、D2、A5和U6组成的过零检测和整形电路进行处理，处理后的信号被送给CPU的计数器口进行频率测量。如果相邻峰值的大小比较接近或在增加，即如果第n个半波的峰值比第n-1个半波的峰值大，也即Pn/Pn-1＞ω，Pn，Pn-1分别为第n个和第n-1个峰值，且该信号的频率与工频频率接近，则该信号为短路电流，否则判断为倒送电。
Claims (1)
1.一种动态调整过流定值识别配电网短路故障的方法，包括：线路正常工作，电流超过24小时之内最大负荷电流的k倍，该故障电流至少持续40mS，且在该段时间内电流幅值的变化大于ω，变电站跳闸，线路停电，上述方法具体还包括以下步骤：
(1)通过不断检测线路的负荷电流，以负荷电流作为基础，计算出过流定值，Ig＝k1·If和速断定值Is＝k2·If，其中If为24小时之内负荷电流的最大值，Ig为此时的过流定值，k1和k2可以是常数，也可以是负荷电流的函数；
(2)当故障电流持续40mS以上，变电站跳闸，线路停电，则认为可能发生了短路故障；
(3)其特征在于当线路的负荷电流发生变化时，过流定值和速断定值也跟着变化，从而使判断过程中不用计算保护定值；
(4)通过对短路电流的波形幅值进行判断，比较相邻两个波形的峰值的大小，如果后一个波形的幅值与前一个波形的幅值之比大于设定值ω，则认为是真正的短路故障，否则不是短路波形，而是倒送电。
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