[发明专利]一种基于零序电流突变量直线拟合方向的配网单相接地保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于零序电流突变量直线拟合方向的配网单相接地保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网覆盖面广，且直接面对用户为其提供用电服务。根据统计单相接地故障约占配电网故障的80%。配电网谐振接地系统即为中性点经消弧线圈接地系统，属小电流接地系统。小电流接地系统单相接地故障会影响非故障相对地电压致其升高，电压升高会对电网设备的绝缘产生破坏；特别是间歇性电弧接地，会引起弧光过电压，该电压通过破坏系统绝缘进而发展成相间或多点接地短路，引起系统过电压，从而损坏设备，破坏系统安全运行，因此必须准确、快速找到故障线路并及时使故障线路与系统隔离。

最原始的隔离方法是在选线成功后由人工对故障线路进行切断。近年来，一些单相接地保护装置在实际中得到了应用，对电网的安全运行起到了积极的作用。但部分装置的实际表现并不令人满意，误动、拒动的现象时有发生。现行的单相接地保护装置基于的原理一般为：零序电流比幅法、零序电流相对相位法和谐波分量法等。零序电流比幅法利用了故障线路零序电流等于非故障线路对地电容电流之和的特点，电缆线路的引入、过渡电阻的影响和运行方式的选择均有可能造成某条线路的对地电容电流大于其他所有线路对地电容电流之和的情况，这将导致保护装置发生误动。零序电流相对相位法利用了故障线路零序电流与非故障线路零序电流流动方向相反的特点，在线路较短零序电流值较小时，干扰信号的影响更为突出致使方向的判断较为困难，在谐振接地系统补偿过程发生后失效。谐波分量法本质上还是利用了群体比幅比相法，不能从根本上解决上述两种方法存在的问题和不足，误动、拒动的现象还是经常出现。

发明内容

本发明提供了一种基于零序电流突变量直线拟合方向的配网单相接地保护方法，以用于解决现有单相接地保护原理因零序电流小干扰信号突出，补偿过程的影响和非故障线路零序电流大于其他线路零序电流之和而导致保护装置误动或拒动的不足，以提高保护装置的可靠性。

本发明的技术方案是：一种基于零序电流突变量直线拟合方向的配网单相接地保护方法，对于谐振接地系统，当其中一条馈线发生单相接地故障时，首先截取故障后短时窗内的母线零序电压和各馈线的零序电流对其进行小波分解，并分别提取工频所在频带的小波系数；然后利用最小二乘法对提取的小波系数进行一次直线拟合，并求解各一次直线的斜率值；最后将母线零序电压对应的一次直线的斜率值分别与各馈线零序电流对应的一次直线的斜率值相乘，乘积小于零时判定该馈线发生正向故障，保护元件动作，乘积大于零时判定该馈线发生反向故障，保护元件不动作。

所述单相接地保护方法具体步骤如下：

A、当馈线发生单相接地故障时，截取故障后短时窗内的母线零序电压和各馈线的零序电流对其进行小波分解，并分别提取工频所在频带的小波系数；

B、利用最小二乘法分别对母线零序电压和各馈线零序电流工频所在频带的小波系数进行一次直线拟合，并求解各一次直线的斜率值；

C、将母线零序电压对应的一次直线的斜率值a_u0分别与各馈线零序电流对应的一次直线的斜率值a_i0(j)相乘，乘积表示为：

S(j)= a_u0×a_i0(j)                                                    （1）

式中：j=1,2,3,…N，N为馈线的条数；

D、将S(j)与零值进行比较，构建如下保护元件动作判据：

当S(j)〈0时，确定为第j条馈线发生正方向故障，保护元件动作，切断该馈线；

当S(j)〉0时，确定为第j条馈线发生反方向故障，保护元件不动作。

故障后母线零序电压和各馈线的零序电流数据截取的短时窗长度为0.1ms。