專利名稱：配電線路單相接地行波保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護和控制技術，具體的，涉及一種配電線路單相接地行波保護方法。
背景技術：
在電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的100多年的歷程中，中性點非有效接地系統(tǒng)單相接地保護問題一直困擾著國內(nèi)外學者。由于該系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，只能通過對地電容構成回路，故障電流非常小。給保護構成帶來了極大的困難。傳統(tǒng)的方法主要集中在進一步發(fā)掘故障后穩(wěn)態(tài)電流的故障信息，并提出了如選跳法、零序無功功率法、零序?qū)Ъ{法、負序電流法，針對諧振接地系統(tǒng)提出了零序有功功率法，五次諧波法等。但是限于故障特征不明顯，現(xiàn)場運行證明其可靠性和靈敏性都無法得到有·效保證。隨后，有學者提出穩(wěn)態(tài)信號不明顯的情況下，人為制造一個信號，即注入信號法。該思路自上個世紀20年代被提出來，學者們始終探索不同的注入信號的手段，但大多數(shù)方法需要對一次系統(tǒng)進行改造，實施較為困難，因此也鮮有關于注入信號法在現(xiàn)場實際應用的報道。利用故障后的暫態(tài)信息構成保護是一個重要的探索，其嘗試通過一個全新的時間維度觀測故障信息，擺脫了穩(wěn)態(tài)電流小的局限，但暫態(tài)信號的問題在于物理意義不夠明晰，也很難通過數(shù)學公式給予全面的描述。國內(nèi)學者提出的比較故障線路和健全線路故障特征的接地故障選線思想和技術，后經(jīng)眾多學者反復改進和完善，選線正確率可達到5(Γ70%，“選線”也成了主流的單相接地故障檢測技術。但是5(Γ70%的正選率顯然不能被現(xiàn)場用戶所接受。基于故障行波原理構成的行波選線技術進一步提高了選線的正確率，但是選線技術需要采集多路電氣量信息，不符合繼電保護獨立配置、獨立運行的原則。由于行波屬于故障后的暫態(tài)分量，不反應故障穩(wěn)態(tài)過程，同時和中性點接地方式無關，因此，可能會成為解決上述問題的有效手段。實際上，上個世紀70年代，國外學者提出應用電流電壓初始行波極性構成方向保護的原理，并研制了相關裝置，隨后，我國學者在算法構成上，也進行了進一步的探索。但上述研究主要基于高壓輸電網(wǎng)，尚無行波保護原理在配電網(wǎng)應用的相關報道。同時，由于高頻噪聲干擾、雷電波、操作波等和故障行波具有相同的特性，因此行波保護被普遍認為可靠性較低。因此，需要一種具有高可靠性的適用于配電線路的單相接地行波保護方法，克服中性點非有效接地系統(tǒng)因單相接地故障現(xiàn)象不明顯而導致傳統(tǒng)保護方法不靈敏或者失效的缺陷，提高單相接地故障保護的靈敏性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種配電線路單相接地行波保護方法，在中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，能夠準確而快速的檢測出故障，并做出可靠動作。有鑒于此，本發(fā)明提供了一種配電線路單相接地行波保護方法，包括步驟102，分別獲取頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電流行波和頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，比較所述故障零模初始電流行波和所述故障零模初始電壓行波的波頭極性，在兩者極性相反的情況下，判據(jù)成立；步驟104，在步驟102所述判據(jù)成立的情況下，獲取三相電流幅值和零序電壓幅值，如果所述零序電壓幅值大于第一整定值，同時所述三相電流幅值均小于第二整定值，判據(jù)成立；步驟106，在步驟102和步驟104所述判據(jù)均成立的情況下，保護判定為發(fā)生單相接地故障，并給出跳閘信號或報警信號。在上述方案中，優(yōu)選地，步驟102具體包括步驟1022，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電流行波，對所述故障零模初始電流行波進行二進小波變換，得到第一小波變換系數(shù)，并根據(jù)所述第一小波變換系數(shù)求取第一小波變換模極大值，利用所述第一小波變換模極大值的正負表示電流行波的極性；步驟1024，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，所述故障零模初始電壓行波進行二進小波變換，得到第二小波變換系數(shù)，并根據(jù)所述第二小波變換系數(shù)求取第二小波變換模極大值，利用所述第二小波變換模極大值的正負表示電壓行波的極性；步驟1026，將所述第一小波變換模極大值的正負與所述第二小波變換模極大值的正負進行比較，在兩 者符號相反的情況下，保護啟動；否則保護復歸。在上述方案中，優(yōu)選地，經(jīng)過所述二進小波變換后，將所述故障零模初始電流行波分解成以下形式
Ayi{n) = YdHkAi, :i(n - Ih- k)
k<
%"_(/;) = [g為 J(n-2卜1 k)
L k,其中，i (n)為所述故障零模初始電流行波，七辦)為故障零模初始電流行波i (η)的小波逼近系數(shù)，為所述第一小波變換系數(shù)。經(jīng)過所述二進小波變換后，將所述故障零模初始電壓行波分解成以下形式
々φ7) = Ζνν"("_2/—Α)
k^
W2ju(n) = Yu gk Aii Mn - 2卜' k)
I k,其中，u(n)為所述故障零模初始電壓行波，為聲(Η)為故障零模初始電壓行波u(n)的小波逼近系數(shù)，為所述第二小波變換系數(shù)；在上述方案中，優(yōu)選的，所述二進小波變換采用三次中心B樣條函數(shù)的導函數(shù)作為小波函數(shù)，小波系數(shù)序列(hk } kez, { gk } kez為{ hk } kez= (0. 125,0. 375,0. 375,0. 125) (k=_l，0，1，2)，{ gk } k e z= (-2,2)(k=0，I)。在上述方案中，優(yōu)選的，對于任意給定的正數(shù)ε >0，當滿足|η-η」〈ε時，對任意的η古％，有卜 機和|灰2,辦)|成立，|r2,_u)|為所述故障零模初始電流行波進行小波變換后的模極大值；對于任意給定的正數(shù)ε > O,當滿足Ιη-η」〈ε時，對任意的η關1 ,有|fr2, ( Q)h|ir27 ( )|成立，|%_0)|為所述故障零模初始電壓行波進行小波變換后的模極大值。在上述方案中，優(yōu)選地，步驟104具體包括步驟1042，獲取所述三相電流和所述零序電壓；步驟1044，利用傅里葉變換求取所述三相電流和所述零序電壓幅值；步驟1046，分別將所述三相電流幅值及所述零序電壓幅值和人工設定的保護整定值相比較，如果所述零序電壓幅值大于第一整定值，同時所述三相電流幅值均小于第二整定值，則保護判為發(fā)生單相接地故障，否則保護復歸。采用根據(jù)本發(fā)明的配電線路單相接地行波保護方法，克服了配電線路中性點非有效接地系統(tǒng)因單相接地故障現(xiàn)象不明顯而導致傳統(tǒng)保護方法不靈敏或者失效的缺陷，提高 了單相接地故障保護的靈敏性和可靠性。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配電線路單相接地行波保護方法的流程圖；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配電線路單相接地行波保護構成方案。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不局限于下面公開的具體實施例。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配電線路單相接地行波保護方法的流程圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的配電線路單相接地行波保護方法包括步驟102，分別獲取頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電流行波和頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，比較故障零模初始電流行波和故障零模初始電壓行波的波頭極性，在兩者極性相反的情況下，判據(jù)成立；步驟104，在步驟102所述判據(jù)成立的情況下，獲取三相電流幅值和零序電壓幅值，如果零序電壓幅值大于第一整定值，同時三相電流幅值均小于第二整定值，判據(jù)成立；步驟106，在步驟102和步驟104判據(jù)均成立的情況下，保護判定為發(fā)生單相接地故障，并給出跳閘信號或報警信號。在上述方案中，步驟102具體包括步驟1022，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電流行波，對所獲取的零模電流行波進行二進小波變換，得到第一小波變換系數(shù)，并根據(jù)第一小波變換系數(shù)求取第一小波變換模極大值，利用第一小波變換模極大值的正負表示電流行波的極性；步驟1024，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，對所獲取的零模電壓行波進行二進小波變換，得到第二小波變換系數(shù)，并根據(jù)所述第二小波變換系數(shù)求取第二小波變換模極大值，利用所述第二小波變換模極大值的正負表示電壓行波的極性；步驟1026，將第一小波變換模極大值的正負與第二小波變換模極大值的正負進行比較，在兩者符號相反的情況下，保護啟動；否則保護復歸。在上述方案中，經(jīng)過所述二進小波變換后，將所述故障零模初始電流行波分解成以下形式

權利要求
1.一種配電線路單相接地行波保護方法，其特征在于，包括 步驟102，分別獲取頻率范圍為flOOKHz的故障零模初始電流行波和頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，比較所述故障零模初始電流行波和所述故障零模初始電壓行波的波頭極性，在兩者極性相反的情況下，第一判據(jù)成立； 步驟104，在所述第一判據(jù)成立的情況下，獲取三相電流幅值和零序電壓幅值，如果所述零序電壓幅值大于第一整定值，同時所述三相電流幅值均小于第二整定值，則第二判據(jù)成立； 步驟106，在所述第一判據(jù)和所述第二判據(jù)均成立的情況下，判定為發(fā)生單相接地故障，并給出跳閘信號或報警信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的配電線路單相接地行波保護方法，其特征在于，步驟102具體包括 步驟1022，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電流行波，對所述故障零模初始電流行波進行二進小波變換，得到第一小波變換系數(shù)，并根據(jù)所述第一小波變換系數(shù)求取第一小波變換模極大值，利用所述第一小波變換模極大值的正負表示電流行波的極性； 步驟1024，直接獲取所保護線路的頻率范圍為(TlOOKHz的故障零模初始電壓行波，對所述故障零模初始電壓行波進行二進小波變換，得到第二小波變換系數(shù)，并根據(jù)所述第二小波變換系數(shù)求取第二小波變換模極大值，利用所述第二小波變換模極大值的正負表示電壓行波的極性； 步驟1026，將所述第一小波變換模極大值的正負與所述第二小波變換模極大值的正負進行比較，在兩者符號相反的情況下，保護啟動；否則保護復歸。
3.根據(jù)權利要求2所述的配電線路單相接地行波保護方法，其特征在于，經(jīng)過所述二進小波變換后，將所述故障零模初始電流行波分解成以下形式
4.根據(jù)權利要求I所述的配電線路單相接地行波保護方法，其特征在于，步驟104具體包括 步驟1042，獲取所述三相電流和所述零序電壓； 步驟1044，利用傅里葉變換求取所述三相電流和所述零序電壓的幅值； 步驟1046，分別將所述三相電流幅值及所述零序電壓幅值和人工設定的保護整定值相比較，如果所述零序電壓幅值大于第一整定值，同時所述三相電流幅值均小于第二整定值，則保護判為發(fā)生單相接地故障，否則保護復歸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種配電線路單相接地行波保護方法，包括步驟102，分別獲取頻率范圍為0~100KHz的故障零模初始電流行波和頻率范圍為0~100KHz的故障零模初始電壓行波，比較故障零模初始電流行波和故障零模初始電壓行波的波頭極性，在兩者極性相反的情況下，第一判據(jù)成立；步驟104，在第一判據(jù)成立的情況下，獲取三相電流幅值和零序電壓幅值，如果零序電壓幅值大于第一整定值，同時三相電流幅值均小于第二整定值，則第二判據(jù)成立；步驟106，在第一判據(jù)和第二判據(jù)均成立的情況下，判定為發(fā)生單相接地故障，并給出跳閘信號或報警信號。通過本發(fā)明的技術方案，在配電線路中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，能夠準確而快速的檢測出故障，并做出可靠的保護動作。
文檔編號G01R31/08GK102780211SQ20121025258
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者施慎行, 王珺, 董新洲 申請人:清華大學