[发明专利]单相接地故障电弧的建模方法及装置

说明书

本发明公开了一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，方法包括以下步骤：步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录；步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据；步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模。本发明实现了对本次故障电弧的数学模型的建立，对单相接地故障电弧的进行有效检测，提高了配电线路接地故障类型的辨识度，更好的对被监测线路进行故障预警。

技术领域

本发明涉及一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，属于配电线路故障建模技术领域。

背景技术

电弧故障模型可以直接理解为电弧电压与电流之间的动态关系描述。最为著名的动态电弧模型为Cassie模型(1939年提出)和Mayr模型(1943年提出)，Cassie模型动态比较的是瞬态电弧电压与电弧稳态电压的大小，适合用于大电流情况下的电弧建模，而交流滤波器支路的阻抗较大，电流较小；Mayr模型动态比较的是电弧瞬时功率与热传导功率的大小，在工频条件下做电弧仿真建模效果令人满意。

专利申请号202111145420.5《一种配电网弧光接地故障建模分析方法》提出将故障支路视为空气击穿后产生的击穿间隙电弧与可变电阻的串联组合的方法建立适用于不同场景下基于击穿间隙与可变电阻的配电网弧光接地故障模型，但没有说明弧光接地故障的类型及故障线路的性质。

专利申请号201710335098.X《一种断路器内部击穿电弧建模方法》提出利用Mayr模型和传统时变电阻模型的加权来构建预燃弧阶段的动态电弧电阻，将预燃弧阶段分为起弧阶段和不完全燃弧阶段，将全熄弧阶段分为准熄弧阶段和熄弧阶段，建立了改进的三段式电弧模型，但并未说明电弧模型在开放空间是否适用，在实际应用中如何界定和区分各阶段。

结合配电电缆的结构特点，以及故障的物理过程，通常是由水树、电树发展形成击穿故障，仅用上面所述电弧模型不足以准确描述其动态特性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种单相接地故障电弧的建模方法及装置，能够实现对单相接地故障电弧的检测。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供的一种单相接地故障电弧的建模方法，包括以下步骤：

步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；

步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；

步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；

步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：

U(n)＝kI(n)^xg^y                             (1)

其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，采用弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述的三相电压，用来判断故障相；所述判断故障相的具体方法为故障期间有效值最小的相电压所属相为故障相。