一种中性点经消弧线圈接地系统中利用故障电流对时间导数判断故障点熄弧时刻的方法

技术领域

本发明属于配电网自动化技术领域，具体涉及一种中性点经消弧线圈接地系统中利用故障电流对时间导数判断故障点熄弧时刻的方法。

背景技术

在消弧线圈接地系统中，单相接地故障为主要故障类型。单相接地故障本身又可能会由多种原因造成，例如，树障、避雷器击穿、绝缘子击穿、线路放电以及导线坠地等，而由不同故障原因所造成的单相接地故障，在各个电气量中所呈现的特征也不尽相同。因此，对故障全过程进行的研究可为故障成因识别、故障发展规律研究以及系统运行状态分析等多种工作提供研究基础。接地故障全过程应当包括故障点击穿后过程以及熄弧后恢复过程，而对于某些间歇性接地故障，这两个过程将会反复交替出现，且对应不同的故障成因将会呈现不同变化规律。

目前，接地故障相关研究尚未对消弧线圈接地系统中接地故障熄弧后的过程有足够重视。消弧线圈接地系统中的熄弧后过程既是接地故障全过程的重要组成部分，同时，该过程本身也能够提取出大量信息，为其他问题的研究提供依据，例如，可利用熄弧后暂态零序电压或零序电流的谐振频率与衰减因子等参数，确定系统的失谐度，从而可为消弧线圈的调整提供反馈信息。另外，对于间歇性接地故障的研究也需要将熄弧前后过程进行区分，从而才能正确总结规律。

在谐振接地系统中，受系统对地电容及消弧线圈影响熄弧前后的零序电压及零序电流并不会发生突变，且消弧线圈的补偿状态接近全补偿，使熄弧后暂态过程的谐振频率十分接近工频。这将导致难以判断准确的熄弧时刻。

现有针对熄弧时刻或燃弧时间的研究主要集中于输电系统线路故障问题或断路器等元器件熄弧特性等方面的研究，现尚未有关谐振接地系统熄弧时刻的研究见诸报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用故障电流对时间导数判断故障点熄弧时刻的方法，能够在中性点经消弧线圈接地系统中，充分利用故障电流对时间导数判断故障点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

步骤S1：测量任意出线的出线口处的零序电流i

步骤S2：计算i

步骤S3：根据信号中的明显突变数据，判断故障点熄弧时刻。

本发明的有益效果是：本发明能够在中性点经消弧线圈接地系统中，充分利用故障电流对时间导数判断故障点，所得结果准确，相对于传统方式更为省时省力。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是仿真所采用系统结构；

图2是仿真所得母线零序电压、某一出线零序电流及故障点电流；

图3是本发明的数据处理结果图；

图4是仿真所得母线零序电压二阶导数经小波变换提取的低频、高频分量部分波形。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，一个具体的实施例中，各项参数如下：系统电压等级为10kV，共8条出线，包含电缆线路、架空线路与混合线路，架空线路正序电阻为0.121Ω/km，正序电感为1.019mH/km，正序电容为11.48nF/km，零序电阻为0.346Ω/km，零序电感为4.787mH/km，零序电容为4.035nF/km；电缆线路正序电阻为0.0797Ω/km，正序电感为0.2739mH/km，正序电容为470nF/km，零序电阻为0.797Ω/km，零序电感为0.9563mH/km，零序电容为470nF/km。系统失谐度设置为-7.5％，故障点设置在10km架空线与1km电缆混合线路上，熄弧时刻为0时刻。

采用本发明的一种利用故障电流对时间导数判断故障点熄弧时刻的方法对上述参数进行代入计算，包括如下步骤：

步骤S1，选择测量2km架空线与3km电缆混合线路出线口出零序电流及母线电压，如图2所示。

步骤S2，计算该零序电流对时间导数及母线零序电压二阶导数。

步骤S3，观察两个波形中明显突变数据，均可以判断出熄弧时刻为0时刻，与预置结果一致。

为更方便、直观的观察波形突变点，本实施例使用Haar小波变换提取步骤2中波形的高频分量。Haar小波函数表达式为

为方便自动检测波形突变点，本实施例利用信号奇异性检测方法计算信号各点处的奇异性指数，对应奇异性指数最小的点则为波形突变点，对应时刻即为故障点熄弧时刻。奇异性指数的描述为：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。