[发明专利]基于无源注入直流信号的配电网及其故障识别方法

说明书

本发明公开了一种基于无源注入直流信号的配电网及其故障识别方法，属于电气技术；配电网中，中性线支路上安装有注入模块，用于通过整流从中性点向各线路注入稳态直流信号；各线路上安装有测量模块，用于测量线路的直流零序电流；配电网中还安装有线路故障识别模块，用于根据各线路的直流零序电流识别故障线路；故障识别方法包括：利用测量模块测量每条线路的直流零序电流波形，以获取相应的直流零序电流值；随机选取一条线路为基准，对各线路的直流零序电流值进行归一化，将归一化结果最大的线路识别为故障线路；或者，将直流零序电流值超过跳闸阈值的线路识别为故障线路。本发明能够提高配电网中线路故障识别的准确度。

技术领域

本发明属于电气技术领域，更具体地，涉及一种基于无源注入直流信号的配电网及其故障识别方法。

背景技术

配电网作为电力系统的重要组成部分，电力设备多，涵盖区域广，负荷类型复杂，容易发生各种各样的故障，其中线路的单相接地故障是最常见的配电网线路故障。线路发生单相接地故障后，故障相电压降低，正常相电压升高，但是由于线电压依然平衡，因此系统可以在带有稳定接地故障的时候短暂运行一段时间。在这期间，为了防止故障进一步扩大，造成严重的人身安全事故和财产损失，需要设计一种方法快速识别故障线路，并及时切断，保证系统的供电可靠性。

中低压配电网一般采用中性点非有效接地方式，在架空线较多的系统中一般采用中性点不接地方式，采用这种方式的系统发生单相接地故障时，故障线路工频零序电流幅值大，近似等于其他所有线路零序电流之和。因此，这种系统的故障线路相对容易识别。然而，如果故障线路零序电流过大，故障接地点容易形成电弧。所以在对地电容较大的系统，尤其是电缆线路较多的系统中，形成电弧的风险大大提高，所以一般在中性点与地之间加装消弧线圈，线圈感值根据系统工频电容电流整定，补偿良好的系统，故障线路与正常线路的工频零序电流没有明显区别。

目前针对中性点经消弧线圈接地的系统，没有十分有效的方法准确地识别故障线路，因为消弧线圈在提高系统安全性的同时，也降低了故障特征。有人提出利用高次谐波的信号来识别线路，例如五次谐波法、高次谐波注入法等，但是对地电容在高频率电压下呈现低阻抗，对于高阻接地故障识别效果不理想；也有文章提出给消弧线圈并联二极管向系统注入半波直流信号，根据半波直流信号和零序电流的叠加信号来判断故障线路，但是此方法在交流电压为某半周期时，系统等同于变成了中性点经小电阻接地的方式，可能对安全性产生影响。总的来说，现有的配电网故障识别方法，其识别准确度有待提高。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于无源注入直流信号的配电网及其故障识别方法，其目的在于，提高配电网中故障线路识别的准确度。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于无源注入直流信号的配电网，其中性线支路上安装有注入模块，其各线路上分别安装有一个或多个测量模块，并且配电网中安装有线路故障识别模块；

注入模块用于通过整流从中性点向各线路注入稳态直流信号；

测量模块用于测量其在线路上安装位置处的直流零序电流；

线路故障识别模块用于根据各测量模块测量得到的直流零序电流识别故障线路。

在一般的系统(如经消弧线圈或小电阻接地的系统)中，线路上不存在稳定的直流电流，本发明通过在配电网的中性线支路上安装注入模块，可以从中性线上向线路中注入一稳态直流信号，直流电流按照每条线路的对地阻抗分流；对于正常线路来说，对地电容的直流阻抗非常大，直流难以通过，但是对于故障线路来说，故障点一般有阻性分量，所以直流电流大部分从故障线路流过，检测线路上是否存在直流电流可以判断故障线路；本发明选用直流信号作为识别故障线路的特征信号，能够有效避免现有系统中因消弧线圈与线路电容之间的谐振引起的故障特征不突出的问题，有效提高配电网中故障线路识别的准确度。