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CN112731201B - 一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统 - Google Patents

一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统 Download PDF

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CN112731201B CN202011355907.1A CN202011355907A CN112731201B CN 112731201 B CN112731201 B CN 112731201B CN 202011355907 A CN202011355907 A CN 202011355907A CN 112731201 B CN112731201 B CN 112731201B
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Abstract

本发明涉及单相接地故障检测领域，公开了一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统。方法包括下述步骤：步骤S1，预设检测节点的延时时间；步骤S2，获取对应的暂态零序功率方向；步骤S3，判断是否有检测节点的暂态零序功率方向与预设功率方向不一致；步骤S4，获取与预设功率方向一致的所有检测节点对应的延时时间，确定最小的延时时间以及对应的检测节点；步骤S5，开始计时直到达到最小的延时时间，控制对应的检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警。本发明的技术方案有益效果在于：提供一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统，能够及时发现单相接地故障并且快速隔离故障。

Description

一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统
技术领域
本发明涉及单相接地故障检测领域，公开了一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统。
背景技术
配电网进行供电时易受到线路故障的影响导致配电故障，线路故障常分为短路故障与单相接地故障，相较于短路故障容易进行判断和切除，单相接地故障的占比高并且因故障电气特征量的不明显导致判断困难，有些单相接地故障还可能进一步恶化成短路故障。
目前单相接地故障的判断，常采集相序/零序电流电压等特征量，分析各独立信息之间的故障波形、扰动波形和关联特征进行分析，然而由于故障特征的不明确，导致最后比较判断的结果也不准确。
由此可见，现有技术中缺少一种能够及时且准确的判断单相接地故障的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法，应用于配电网，其特征在于，所述配电网中包括多条电路和位于所述电路上的多个检测节点，所述电路自母线侧连接至线路负荷侧；
所述单相接地故障研判方法中包括下述步骤：
步骤S1，根据所述检测节点的位置信息预设所述检测节点的延时时间；
步骤S2，采集所有所述检测节点的运行参数，并根据运行参数获取对应的暂态零序功率方向；
步骤S3，判断是否有所述检测节点的所述暂态零序功率方向与预设功率方向不一致：
若是，则转至步骤S4；
若否，则退出所述步骤；
步骤S4，获取与预设功率方向一致的所有所述检测节点对应的延时时间，确定最小的所述延时时间以及对应的所述检测节点；
步骤S5，开始计时直到达到最小的所述延时时间，控制对应的所述检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警。
优选的，步骤S1中包括：
步骤S11，确定最多的所述检测节点所在的所述电路并作为主电路，除所述主电路外的其余的所述电路作为分支电路；
步骤S12，判断所述检测节点是否处在所述主电路上：
若是，则以所述线路负荷侧至所述母线侧方向依次递增设置当前的所述检测节点的延时时间；
若否，则以所述线路负荷侧至所述主电路方向依次递增设置当前的所述检测节点的所述延时时间。
优选的，所述检测节点之间的不同所述延时时间呈倍数关系。
优选的，所述运行参数包括相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角。
优选的，所述预设功率方向为零序电流超前零序电压90°的零序功率方向。
一种单相接地故障研判系统，应用于如上述任意一项所述的单相接地故障研判方法，其特征在于，包括：
一采集模块，连接位于检测节点上对应的配电设备，用于获取所述检测节点的运行参数；
一处理模块，包括：
第一处理单元，与所述采集单元连接，用于根据所述检测节点的位置信息预设对应的延时时间以及根据所述运行参数获取暂态零序功率方向；
第二处理单元，包括一预设功率方向，所述第二处理单元与所述第一处理单元连接，用于获取所述暂态零序功率方向并判断是否与预设功率方向一致，根据判断结果确定最小的所述延时时间以及对应的所述检测节点；
第三处理单元，包括一计时部件，所述第三处理单元与所述第二处理单元连接，用于启动所述计时部件计时到最小的延时时间，并输出一控制指令，控制对应的所述检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警。
优选的，还包括：
一通信模块，连接处理模块，用于输出告警信息和动作信息。
优选的，还包括：
接线端子，所述接线端子用于连接所述采集模块和所述配电设备。
优选的，还包括：
开关，设置在所述配置设备上，用于在所述控制指令的控制下进行开合闸切换或发出故障告警。
优选的，所述运行参数包括相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角。
本发明的技术方案有益效果在于：提供一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法及系统，能够及时发现单相接地故障并且快速隔离故障。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的实施例的整体的流程示意图；
图2为本发明的实施例的步骤S1的流程示意图
图3为本发明的实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征。
一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法，应用于配电网，其特征在于，配电网中包括多条电路和位于电路上的多个检测节点，电路自母线侧连接至线路负荷侧；
单相接地故障研判方法中，如图1所示，包括下述步骤：
步骤S1，根据检测节点的位置信息预设检测节点的延时时间；
步骤S2，采集所有检测节点的运行参数，并根据运行参数获取对应的暂态零序功率方向；
步骤S3，判断是否有检测节点的暂态零序功率方向与预设功率方向不一致：
若是，则转至步骤S4；
若否，则退出步骤；
步骤S4，获取与预设功率方向一致的所有检测节点对应的延时时间，确定最小的延时时间以及对应的检测节点；
步骤S5，开始计时直到达到最小的延时时间，控制对应的检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警。
具体地，考虑到现有技术中无法准确判断单相接地故障也无法及时控制故障处开合闸，本申请提供一种能够及时且准确判断单相接地故障的方法。其中，考虑到发生单相接地故障的检测节点对应的暂态零序功率方向较于正常情况下会发生变化，由此通过获取暂态零序功率方向判断是否发生故障。另外，结合配电网、母线侧和线路负荷侧的电路结构，能够快速确定离发生单相接地故障处最近的检测节点，并进行开合闸控制，由此实现快速控制故障处开合闸。
于步骤S1-步骤S5中，通过暂态零序功率方向与预设功率方向是否一致判断对应的检测节点是否发生单相接地故障，能够有效地避免现有技术中因电气特征量的数值不够精确导致判断结果不准确的问题，通过根据检测节点的位置信息预设延时时间并进行计时，能够有效地避免因配电网电路结构复杂导致控制开合闸不够及时的问题。
本发明的一种较优实施例中，步骤S1中，如图2所示，包括：
步骤S11，确定最多的检测节点所在的电路并作为主电路，除主电路外的其余的电路作为分支电路；
步骤S12，判断检测节点是否处在主电路上：
若是，则以线路负荷侧至母线侧方向依次递增设置当前的检测节点的延时时间(如步骤S121所示)；
若否，则以线路负荷侧至主电路方向依次递增设置当前的检测节点的延时时间(如步骤S122所示)。
具体地，考虑到配电网具有多条电路，因此将电路划分为主电路和分支电路，随后根据检测节点位于主电路或位于分支电路，进行不同的延时配置，通过对检测节点的分级配置延时时间，实现对各级电路的保护。
本发明的一种较优实施例中，检测节点之间的不同延时时间呈倍数关系。
具体地，为规范延时时间管理并且便于后续的计时处理，检测节点的延时时间呈倍数关系。
本发明的一种较优实施例中，运行参数包括相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角。
具体地，此处的暂态零序功率方向可通过相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角计算得到，且由于相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和相位角之间具有数值关系，因此在数值不够精确的情况下也能获取正确的暂态零序功率方向。
此外，还可通过运行积累的大量的相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和相位角以及暂态零序功率方向构建校验模型，实现暂态零序功率方向的优化处理。
本发明的一种较优实施例中，预设功率方向为零序电流超前零序电压90°的零序功率方向。
具体地，因为发生单相接地故障时，暂态零序功率方向会发生改变，与正常运行状态时的零序功率方向不再一致，因此此处设置的预设功率方向为零序电流超前零序电压90°的零序功率方向，也就是正常运行状态下的功率方向。
一种单相接地故障研判系统，应用于如上述任意一项的单相接地故障研判方法，如图3所示，包括：
一采集模块1，连接位于检测节点上对应的配电设备0，用于获取检测节点的运行参数；
一处理模块2，包括：
第一处理单元21，与采集单元连接，用于根据检测节点的位置信息预设对应的延时时间以及根据运行参数获取暂态零序功率方向；
第二处理单元22，包括一预设功率方向，第二处理单元22与第一处理单元21连接，用于获取暂态零序功率方向并判断是否与预设功率方向一致，根据判断结果确定最小的延时时间以及对应的检测节点；
第三处理单元23，包括一计时部件，第三处理单元23与第二处理单元22连接，用于启动计时部件计时到最小的延时时间，并输出一控制指令，控制对应的检测节点上的配电设备0开合闸或发出故障告警。
具体地，通过采集模块1采集配电设备的运行参数，处理模块2根据运行参数进行运算获取暂态零序功率方向并进行判断和控制。
本发明的一种较优实施例中，还包括：
一通信模块3，连接处理模块2，用于输出告警信息和动作信息。
具体地，通信模块与处理模块连接，根据处理模块的动作输出相应的告警信息和动作信息，进一步地，于操作人员的后台主站与通信模块3远程连接，可及时获取告警信息和动作信息并进行相应的调节处理。进一步地，告警信息还可通过一显示模块显示，以供操作人员及时查看。
本发明的一种较优实施例中，还包括：
接线端子4，接线端子4用于连接采集模块1和配电设备0。
本发明的一种较优实施例中，还包括：
开关，设置在配电设备0上，用于在所述控制指令的控制下进行开合闸切换。
具体地，在控制过程中，处理模块2根据预设的保护配置和逻辑生成对应的控制指令，并通过控制回路5和操作机构6控制配电设备上的开关实现开合闸的切换控制或发出故障告警。
进一步地，本发明的一种较优实施例中，单相接地故障研判系统还包括一电源模块7，以便于单相接地故障研判系统中的电气元件的正常供电和运行工作。
进一步地，本发明的一种较优实施例中，单相接地故障研判系统还包括一辅助节点8。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种暂态零序功率方向的单相接地故障研判方法，应用于配电网，其特征在于，所述配电网中包括多条电路和位于所述电路上的多个检测节点，所述电路自母线侧连接至线路负荷侧；
所述单相接地故障研判方法中包括下述步骤：
步骤S1，根据所述检测节点的位置信息预设所述检测节点的延时时间；
步骤S2，采集所有所述检测节点的运行参数，并根据运行参数获取对应的暂态零序功率方向；
步骤S3，判断是否有所述检测节点的所述暂态零序功率方向与预设功率方向不一致：
若是，则转至步骤S4；
若否，则退出所述步骤；
步骤S4，获取与预设功率方向一致的所有所述检测节点对应的延时时间，确定最小的所述延时时间以及对应的所述检测节点；
步骤S5，开始计时直到达到最小的所述延时时间，控制对应的所述检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警；
所述步骤S1中包括：
步骤S11，确定最多的所述检测节点所在的所述电路并作为主电路，除所述主电路外的其余的所述电路作为分支电路；
步骤S12，判断所述检测节点是否处在所述主电路上：
若是，则以所述线路负荷侧至所述母线侧方向依次递增设置当前的所述检测节点的延时时间；
若否，则以所述线路负荷侧至主电路方向依次递增设置当前的所述检测节点的所述延时时间；
所述检测节点之间的不同所述延时时间呈倍数关系。
2.根据权利要求1中所述的单相接地故障研判方法，其特征在于，所述运行参数包括相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角。
3.根据权利要求1中所述的单相接地故障研判方法，其特征在于，所述预设功率方向为零序电流超前零序电压90°的零序功率方向。
4.一种单相接地故障研判系统，应用于如上述权利要求1-3中任意一项所述的单相接地故障研判方法，其特征在于，包括：
一采集模块，连接位于检测节点上对应的配电设备，用于获取所述检测节点的运行参数；
一处理模块，包括：
第一处理单元，与所述采集模块连接，用于根据所述检测节点的位置信息预设对应的延时时间以及根据所述运行参数获取暂态零序功率方向；
第二处理单元，包括一预设功率方向，所述第二处理单元与所述第一处理单元连接，用于获取所述暂态零序功率方向并判断是否与预设功率方向一致，根据判断结果确定最小的所述延时时间以及对应的所述检测节点；
第三处理单元，包括一计时部件，所述第三处理单元与所述第二处理单元连接，用于启动所述计时部件计时到最小的延时时间，并输出一控制指令，控制对应的所述检测节点上的配电设备开合闸或发出故障告警。
5.根据权利要求4所述的一种单相接地故障研判系统，其特征在于，还包括：
一通信模块，连接处理模块，用于输出告警信息和动作信息。
6.根据权利要求4所述的一种单相接地故障研判系统，其特征在于，还包括：
接线端子，所述接线端子用于连接所述采集模块和所述配电设备。
7.根据权利要求4所述的一种单相接地故障研判系统，其特征在于，还包括：
开关，设置在所述配电设备上，用于在所述控制指令的控制下进行开合闸切换或发出故障告警。
8.根据权利要求4中所述的单相接地故障研判系统，其特征在于，所述运行参数包括相序/零序电流幅值、相序/零序电压幅值和电流电压的相位角。
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