[发明专利]一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统

权利要求书

1.一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，其特征在于，包括：数据采集模块、频谱分析模块、阻抗计算模块、以及选线算法模块；

所述数据采集模块，用于采集阻抗检测所需要的电网零序电压、支路零序电流信号；并将采集到的电网零序电压、支路零序电流信号传输给所述频谱分析模块、选线算法模块；

所述频谱分析模块，接收来自所述选线算法模块的启动命令、接收所述数据采集模块的电网零序电压、支路零序电流信号，并对这些信号进行频谱分析；频谱分析的结果，输入到阻抗计算模块；

所述阻抗计算模块，接收来自所述频谱分析模块的频谱分析结果，找到接地时的特征频段，并在特征频段内计算出各支路的特征阻抗，计算得到的各支路特征阻抗输入到选线算法模块；

所述选线算法模块，接收来自采集模块的电压信号，进行故障的识别，并在故障发生后启动所述频谱分析模块；接收来自阻抗计算模块的支路特征阻抗数据，并依据这些数据进行选线算法分析，从而判断出接地支路。

2.根据权利要求1所述的基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，其特征在于，所述数据采集模块，采集电网零序电压、支路零序电流信号；为保证后续频谱分析、阻抗计算的准确，数据采集模块采用了多路同步、高速采样的技术；其中：

多路同步采样，可以满足100路交流电压或电流、同步误差不超过1μS的全同步采集，保证后续频谱分析、阻抗计算时各交流量的相位误差最小；

多路高速采样，可对每路交流电压或电流进行12.8kHz以上的高速采集，保证后续频谱分析、阻抗计算有足够的频率带宽。

3.根据权利要求1所述的基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，其特征在于，所述频谱分析模块，对零序电压及零序电流信号进行频谱分析；为处理接地过程中产生的高频信号，并避免由此高频信号引起的频谱混叠，采用了加海明窗的快速傅里叶分析算法。

4.根据权利要求1所述的基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，其特征在于，所述阻抗计算模块，以来自频谱分析模块的零序电压、零序电流信号的频谱特征数据为输入，计算出零序电压的特征频段、各支路的特征阻抗；其中：

零序电压的特征频段，是接地发生后，基于不同的接地过程，其所产生的零序电压信号频段是不同的，需要对每次接地过程找到其对应的接地特征最明显的频段；将接地过程中，零序电压幅值最大的相邻3个频率点所包含的频率范围，是为所述零序电压的特征频段；所述特征频段的中心频率点为特征频率；相邻频率点的间隔频率均为50Hz；

各支路的特征阻抗，是接地发生后的电网零序电压，与各支路的零序电流在特征频段内的各频率点的向量比值的向量和；由于特征频段一般包含3个频率点，特征阻抗的计算方法即为：

各支路的特征阻抗，在接地发生后，对接地支路而言，其反映的是其他正常支路的对地零序阻抗并联之和；对正常支路而言，其反映的是正常支路自身的对地零序阻抗；因此接地支路的特征阻抗是所有支路中最小的，且其阻抗方向与正常支路也差别最大。

5.根据权利要求1所述的基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，其特征在于，所述选线算法模块，进一步包括：故障识别子模块、故障相判断子模块、选线判断子模块，其中：

所述故障识别子模块，接收来自数据采集模块的零序电压数据，然后采用均方根算法，计算出零序电压的有效值；当零序电压有效值超过预先设定故障电压值后，认为故障发生，此时记录故障发生的初始时间，并启动频谱分析模块；当零序电压恢复到设定的故障电压值以下时，认为故障结束，此时记录故障的结束时间，并停止频谱分析模块；

所述故障相判断子模块，接收来自与数据采集模块的系统三相电压数据，然后采用均方根算法，计算出各相电压的有效值；在所述故障识别子模块判断出故障发生后，本子模块将相电压最低的一相识别并记录为故障相；

所述选线判断子模块，接收来自于所述阻抗计算模块的各支路特征阻抗，先找到特征阻抗模值最小、且阻抗模值小于设定的阻抗最大值的前三个支路，然后在这三个支路中找到阻抗方向中两两相互之间相位差的最大的支路即为接地支路；找不到符合条件的支路，即判断为母线接地。