[发明专利]一种基于多点监测与电流电压相差二阶差分的故障线路识别方法

说明书

本发明公开了一种基于配电网线路多点监测与电流电压相角差二阶差分的故障线路识别方法，包括：在配电网各线路布置多个监测点；获取电流电压信号的相角差的二阶差分；获取每条线路的代表值；利用代表值识别故障线路和定位故障点。本发明提出的一种基于配电网线路多点监测与电流电压相角差二阶差分的故障线路识别方法，能够准确识别单相接地故障线路并定位故障点所在区段。

技术领域

本发明属于电气技术领域，更具体地，涉及一种基于多点监测与电流电压相差二阶差分的故障线路识别方法。

背景技术

统计数据显示，配电网故障中有一半以上属于单相接地故障。我国配电网主要采用小电流接地方式，包括中性点不接地和经消弧线圈接地两种。中性点不接地时，故障点可能产生难以熄灭的电弧，因此国家规定，接地故障电流超过一定数值时应采用经消弧线圈接地方式。

引入消弧线圈可以提高电网的安全性，但也会导致故障特征不明显，使多回出线的电力系统发生单相接地故障时，识别故障线路更加困难。目前电网仍采用拉闸试停的方法识别故障线路，效率低下且会造成不必要的停电。

目前已经提出的单相接地故障线路识别方案，主要基于分析故障线路与非故障线路某些特征量的区别。其中选取的特征量主要有十种，分为稳态量和暂态量两类。

基于稳态量的方法有：幅值法、相位法、最大法、五次谐波分量法、零序导纳法、负序电流法、注入信号法。以幅值、相位法为例：在中性点不接地时，相较于非故障线路，故障线路电流幅值较大，相位相反，依此识别故障线路。但对于经消弧线圈接地方式，由于1)故障点零序电流受消弧线圈影响，幅值很小，难以测量；2)不受消弧线圈影响的状态量本身幅值很小，测量困难；3)加入的电阻等因素限制，使测量存在不稳定性。上述七种方法都难以通过其特征量准确识别故障线路。

基于暂态量的方法有：首半波法、暂态电流方向法、小波能量法。暂态过程虽不受消弧线圈限制，但受限于1)故障发生时刻；2)对原始信号处理时，上下限频率设置恰当与否；3)抗干扰能力差。基于暂态量的方法仍然无法准确识别故障线路。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于多点监测与电流电压相差二阶差分的故障线路识别方法，旨在解决现有技术中故障线路识别不准确的问题。

本发明提供了一种基于多点监测与电流电压相差二阶差分的故障线路识别方法，在配电网各条线路上布置多个监测点，并按照如下步骤实现故障线路识别和故障点定位：(1)获取监测点处线路的三相电流和电压波形信号；(2)对所述三相电流和电压波形信号进行处理并获得工频下三相线路上两信号相角差；(3)对每条线路，分别计算各相相角差的二阶差分；(4)对每条线路上每个监测点，在设定的第一时间内，每间隔第二时间计算一次所述步骤(3)中各相相角差的二阶差分；计算其绝对平均值；选用各监测点中绝对平均值最大的值作为该条线路代表值；(5)比较步骤(4)中获取的各条线路代表值大小；(6)取步骤(4)获取线路代表值的监测点序号，记为n；计算(2n+3)/2并取其整商值记为m；(7)确认故障点位于序号为m和m+1的监测点之间。

更进一步地，在步骤(2)中，对所述三相电流和电压波形信号进行快速傅里叶变换，获得工频下三相线路上两信号相角差。

更进一步地，在步骤(3)中，根据如下公式计算各相相角差的二阶差分：其中，n为监测点序号，分别为a、b、c三相线路上对应监测点的电压电流相角差，Δ为一阶差分符号，Δ²为二阶差分符号。

更进一步地，在步骤(4)中，根据如下公式计算每条线路上每个监测点的相角差二阶差分的绝对平均值：

其中，为绝对平均值，ti为第i个时间点，每个时间点相差所述第二时间，为第i*第二时间时获取并计算到的相角差二阶差分，z为检测总次数，tz为最后一次监测时间。