专利名称：一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法
技术领域：
本发明属于电路故障检测技术领域，尤其涉及一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法。
背景技术：
输配电线路具有线路拓扑复杂、环境条件复杂、故障现象复杂等特点，很多情况下传统设备对于负载的突然增加是无法判断其属于客观负载增加导致的还是由于短路故障等类似大负载故障导致的，这样就导致了短路故障的误报现象，而接地故障的诊断仅仅确认电压也是不能够确认的，传统的稳态数据对比也不适用于目前的多种中性点接地方式， 造成了输配电线路故障的复杂性和难以判断性。三相系统中的零序电流主要来自线路对地电容电流，为了降低这种电容电流的�：σ话悴捎孟∠呷唇档秃偷窒庵值缌鳎饩褪沟谜攵缘缛莸缌骷觳庠淼募觳馍璞傅奈薹ㄊ褂�。
发明内容
本发明提供了一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，旨在解决现有技术提供的方法及设备，无法判断负载的突然增加是属于客观负载增加导致的，还是由于短路故障等类似大负载故障导致的，短路故障误报现象频繁，同时其应用范围极准确性受到中性点接地方式影响，使得输配电线路故障复杂、难以判断的问题。本发明的目的在于提供一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，该方法包括以下步骤
设置一个输配电线路各节点电流的采样频率； 将输配电线路各节点电流设置一个阈值A ；
将输配电线路各节点三相电流的数值进行矢量运算，同时设置一个阈值B ； 在同一时刻，获得输配电线路各节点零序电流的特征，将此特征的绝对值与设定阈值B 相比较，若此数值大于设定阈值则认定为故障，此时刻电流数据就是故障数据；
根据相线电流突变情况和零序特征进行比对判断，确认输配电线路是否发生了故障及发生故障的类型。本发明提供的利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，首先在同一时刻， 获得在输配电线路故障发生时刻各节点零序电流的特征，然后在二维坐标系中，对输配电线路各节点在同一时刻零序电流的特征进行对比，进而就可以准确判断输配电线路发生了故障，并可进一步判断输电线路所发生故障的类型，适用于不接地系统、电阻接地系统、谐振接地系统，能够快速、有效地检测出输配电线路发生故障的位置，提高了工作效率，降低了输配电线路故障分析、判断的复杂性。
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图1是本发明实施例提供的利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法的流程图2是本发明实施例提供的对输配电线路各节点零序电流的特征进行对比的流程图； 图3是本发明实施例提供的判断输配电线路是否发生了故障的流程图； 图4是本发明实施例提供的判断输配电线路发生故障的类型为短路故障的流程图。图5是本发明实施例提供的判断输配电线路发生故障的类型为接地故障的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定发明。图1示出了本发明实施例提供的利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法的实现流程。该方法包括以下步骤
在步骤SlOl中，设置一个输配电线路各节点电流的采样频率； 在步骤S102中，将输配电线路各节点电流设置一个阈值A ；
在步骤S103中，将输配电线路各节点三相电流的数值进行矢量运算，同时设置一个阈值B;
在步骤S104中，在同一时刻，获得输配电线路各节点零序电流的特征，将此特征的绝对值与设定阈值B相比较，若此数值大于设定阈值则认定为故障，此时刻电流数据就是故障数据；
在步骤S105中，根据相线电流突变情况和零序特征进行比对判断，确认输配电线路是否发生了故障及发生故障的类型。在本发明实施例中，输配电线路各节点电流的采样频率设置的阈值为不小于 IKHz。在本发明实施例中，用于时间同步的时间基准源可以是GPS系统、北斗系统、无线通讯网络CDMA、或者基于TCPIP的时间同步系统。在本发明实施例中，在同一时刻，获得输配电线路各节点零序电流的特征的实现方法为
采用不小于IKHz的频率采样输配电线路各节点每相的电流值； 没有安装零序互感器的条件时可采用三相分别采样，通过无线通讯方式传输各相数据然后运用矢量加法运算，获得在同一时刻输配电线路各节点零序电流的数值。如图2所示，在本发明实施例中，对输配电线路各节点零序电流的特征进行对比的实现方法为
在步骤S201中，设定检测输电线路各节点零序电流的触发值；
在步骤S202中，获得输配电线路中出现节点零序电流的数值达到或超过触发值的时
刻；
在步骤S203中，建立以时间为横坐标、输配电线路各节点零序电流的数值为纵坐标的二维坐标系；
在步骤S204中，在二维坐标系中，对比在同一时刻输配电线路各节点零序电流的特征。如图3所示，在本发明实施例中，判断输配电线路是否发生了故障的实现方法为 在步骤S301中，在二维坐标系中，对比输配电线路各节点在同一时刻零序电流的特
征；
在步骤S302中，判断输配电线路各个节点的零序电流是否出现明显变化； 在步骤S303中，若输配电线路某节点的零序电流出现了明显的变化，则输配电线路的此节点发生了故障；
在步骤S304中，若输配电线路某节点的零序电流未出现明显的变化，则输配电线路的此节点未发生故障。如图4所示，在本发明实施例中，判断输配电线路发生故障的类型为短路故障的实现方法为
在步骤S401中，当输配电线路节点出现单相电流对时间的变化率达到设定阈值时，获得输配电线路各个节点零序电流的特征；
在步骤S402中，判断输配电线路各个节点零序电流的特征是否出现了明显的变化； 在步骤S403中，若输配电线路有节点零序电流出现了明显的变化，则判断输配电线路此节点发生故障为短路故障；
在步骤S404中，若输配电线路各个节点零序电流没有出现明显的变化，则可判断输配电线路未发生故障。如图5所示，在本发明实施例中，判断输配电线路发生故障的类型为接地故障的实现方法为如果阈值A触发则疑似为非接地型故障，如果同时B也触发则认定为非接地型故障；如果仅仅阈值B触发则认定为接地型故障。具体实现步骤如下
在步骤S501中，获得输配电线路各个节点在某一时刻前、后零序电流特征； 在步骤S502中，判断输配电线路各个节点在某一个时刻前、后零序电流的特征是否出现明显变化；
在步骤S503中，若输配电线路有节点在某一个时刻前、后零序电流的特征发生了明显变化，则可判断输配电线路在此节点发生的故障为接地故障；
在步骤S504中，若输配电线路各个节点在某一个时刻前、后零序电流特征未发生明显变化，则可判断输配电线路未发生故障。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。理论上三相对称系统中零序电流是不存在的，但是因为输配电线路之间和输配电线路对地存在的等效电容导致的电流泄漏效应(这个电流也称电容电流)，当三相系统出现接地故障时，输配电线路的各个节点间的阻抗以及个节点间的等效电容均会发生变化， 这样就导致了电容电流的变化，我们通过零序互感器原理可以检测到这个电容电流的存在，通过对比同一时刻各个节点的电容电流的幅度和相角既可判断出故障节点。在本发明实施例中，可采用IKHz以上的采样频率来采样输配电线路每相的电流值，然后通过无线方式将三相输配电线路的数值在电路中作矢量加法运算，这样就得到了输配电线路各个节点零序电流的数值，通过GPS系统获得精度达到Ims的时间量，在检测到零序电流增大到触发值，此触发值根据输配电线路情况设置为定值，由于这个故障会体现在整条输配电线路上，所以输配电线路上的各个节点均会在同一时刻检测到该变化时刻， 将此时刻所有节点的时间信息和故障电流数值，在时间轴上进行对比，即可实现输配电线路故障节点的确认。在本发明实施例中，通过MATLAB模拟可以得出当将输配电线路电流采样率设置为不小于ΙΚΗζ，则就能够发现在接地故障和短路故障发生时刻的零序电流的特征表现，通过零序电流的特征结合单相电流故障特征，就可以准确判断输电线路故障了，并且由于在时间域的划分< 1ms，能够分辨极短时间内的故障变化，这个方法能够适合不接地系统、电阻接地系统、谐振接地系统。对于短路故障我们假设i为输配电线路的电流，设定当单相di/dt达到设定阈值时，检测零序变化，如果零序电流没有变化则认为是正常负载增加，如果零序异常则判断为短路故障。对于接地故障瞬时零序电流在故障点前、后会有不同，当系统固有电容电流为定值A情况下，故障点流入的三相电容电流3X会导致故障点之前检测到A+3X—的电流，故障点之后会有A-X”，其中Γ、Χ—均为电容电流；
通过判断同一时刻各节点零序变化即可确认故障所处节点，经过分析和模拟当以IKHz 采样，1毫秒级时基同步时，模拟结果能够令人满意。本发明实施例提供的利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，首先在同一时刻，获得在输配电线路故障发生时刻各节点零序电流的特征，然后在二维坐标系中，对输配电线路各节点在同一时刻零序电流的特征进行对比，进而就可以准确判断输配电线路发生了故障，并可进一步判断输电线路所发生故障的类型，适用于不接地系统、电阻接地系统、谐振接地系统，能够快速、有效地检测出输配电线路发生故障的位置，提高了工作效率， 降低了输配电线路故障分析、判断的复杂性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤设置一个输配电线路各节点电流的采样频率； 将输配电线路各节点电流设置一个阈值A ；将输配电线路各节点三相电流的数值进行矢量运算，同时设置一个阈值B ； 在同一时刻，获得输配电线路各节点零序电流的特征，将此特征的绝对值与设定阈值B 相比较，若此数值大于设定阈值则认定为故障，此时刻电流数据就是故障数据；根据相线电流突变情况和零序特征进行比对判断，确认输配电线路是否发生了故障及发生故障的类型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在同一时刻，获得输配电线路各节点零序电流的特征的实现方法为采用不小于IKHz的频率采样输配电线路各节点每相的电流值； 运用矢量加法运算，获得在同一时刻输配电线路各节点零序电流的数值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对输配电线路各节点零序电流的特征进行对比的实现方法为设定检测输电线路各节点零序电流的触发值；通过时间基准源获得输配电线路中出现节点零序电流的数值达到或超过触发值的时刻；建立以时间为横坐标、输配电线路各节点零序电流的数值为纵坐标的二维坐标系； 在所述二维坐标系中，对比在同一时刻输配电线路各节点零序电流的特征。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断输配电线路是否发生了故障的实现方法为在二维坐标系中，对比输配电线路各节点在同一时刻零序电流的特征； 判断输配电线路各个节点的零序电流是否出现明显变化；若输配电线路某节点的零序电流出现了明显的变化，则输配电线路的此节点发生了故障；若输配电线路某节点的零序电流未出现明显的变化，则输配电线路的此节点未发生故障。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断输配电线路发生故障的类型为短路故障的实现方法为当输配电线路节点出现单相电流对时间的变化率达到设定阈值时，获得输配电线路各个节点零序电流的特征；判断输配电线路各个节点零序电流的特征是否出现了明显的变化； 若输配电线路有节点零序电流出现了明显的变化，则判断输配电线路此节点发生故障为短路故障而不是由于负载突变造成的正常变化；若输配电线路各个节点零序电流没有出现明显的变化，则判断输配电线路未发生故障，此变化是由于负载突变造成的正常变化。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断输配电线路发生故障的类型为接地故障的实现方法为如果阈值A触发则疑似为非接地型故障，如果同时阈值B也触发则认定为非接地型故障；如果仅仅阈值B触发则认定为接地型故障。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，输配电线路各节点电流的采样频率设置的阈值为不小于IKHz。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，用于时间同步的时间基准源可以是GPS系统、北斗系统、无线通讯网络CDMA、或者基于TCPIP的时间同步系统。
全文摘要
本发明属于电路故障检测技术领域，提供了一种利用时基同步的节点电流判断线路故障的方法，该方法首先通过GPS系统同步各个节点的时间基准在同一时刻监视输配电线路故障发生时刻各节点零序电流的特征，然后对比输配电线路各节点在同一时刻零序电流的特征，进而就可准确判断输配电线路发生了故障，并可进一步判断输电线路所发生故障类型，适用于不接地系统、电阻接地系统、谐振接地系统，降低了输配电线路故障分析、判断的复杂性。
文档编号G01R31/02GK102508100SQ20111034605
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者崔大鹏, 董强 申请人:天津市翔晟远电力设备实业有限公司
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