一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，該方法包括：零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取小電流接地系統(tǒng)故障時(shí)的零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)；二次電壓變送器和二次電流變送器分別將電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為故障線路識(shí)別的測(cè)量信號(hào)；將測(cè)量信號(hào)經(jīng)可編程運(yùn)算放大器處理后發(fā)送至FPGA模塊；FPGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣；FPGA模塊采樣獲取的采樣碼流數(shù)據(jù)以DMA的方式送到嵌入式處理器中；嵌入式處理器處理所述采樣碼流數(shù)據(jù)；接地故障選線檢測(cè)。該方法利用FPGA控制AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)高速采樣，實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器與FPGA模塊之間的DMA通信，提升數(shù)據(jù)吞吐能力，使嵌入式處理器有更多的資源用于多種故障選線算法判斷邏輯的綜合應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)領(lǐng)域的方法，具體涉及一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)運(yùn)行方式分為兩種:中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過(guò)低值阻抗接地的系統(tǒng)稱為中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)或大電流接地系統(tǒng)；中性點(diǎn)不接地、經(jīng)高值阻抗接地或經(jīng)消弧線圈(消弧電抗器)接地(諧振接地)，稱為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)或小電流接地系統(tǒng)。
[0003]在6?66kV配電網(wǎng)中，廣泛采用的是小電流接地系統(tǒng)。配電網(wǎng)采用小電流接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為:在發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于中性點(diǎn)非有效接地，故障點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生大的短路電流，而且相與相之間的線電壓仍保持對(duì)稱，不影響對(duì)負(fù)荷的供電，因此允許系統(tǒng)短時(shí)間帶故障運(yùn)行，這對(duì)于減少用戶停電時(shí)間，提高供電可靠性是非常有意義的。但是，相應(yīng)的問(wèn)題也隨之而來(lái)，由于小電流接地電網(wǎng)單相接地時(shí)故障電流非常小，加之配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，使配電網(wǎng)的故障選線受到很多的限制，給故障選線造成困難。采用常規(guī)繼電保護(hù)裝置根本無(wú)法準(zhǔn)確檢出故障線路，導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)小電流單相接地故障選線問(wèn)題成為一個(gè)技術(shù)難題。目前也提出了一些小電流接地系統(tǒng)的接地故障線路方法，但這些方法總體存在一定的不足之處，主要是故障特征提取能力差，選線方法單一等。
[0004]因此，需要提供一種速度更快、效率更高、判斷更準(zhǔn)確的故障選線方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，該方法具有能夠自適應(yīng)的根據(jù)故障特征的大小對(duì)程控運(yùn)算放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置，利用FPGA控制AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)高速采樣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器與FPGA模塊之間的DMA通信，提升數(shù)據(jù)吞吐能力，從而使嵌入式處理器能夠有更多的資源用于多種故障選線算法判斷邏輯的綜合應(yīng)用。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其改進(jìn)之處在于:所述方法包括以下步驟:
[0008]1、零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取小電流接地系統(tǒng)故障時(shí)的零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)；
[0009]I1、二次電壓變送器和二次電流變送器分別將所述電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為故障線路識(shí)別的測(cè)量信號(hào)；
[0010]II1、將所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)可編程運(yùn)算放大器處理后發(fā)送至FPGA模塊；
[0011]IV、FPGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣；
[0012]V、所述FPGA模塊采樣獲取的采樣碼流數(shù)據(jù)以DMA的方式送到嵌入式處理器中；[0013]V1、所述嵌入式處理器處理所述采樣碼流數(shù)據(jù)；
[0014]VI1、接地故障選線檢測(cè)。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟III中，所述可編程運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)由進(jìn)行故障識(shí)別判斷的嵌入式處理器根據(jù)接地故障時(shí)零序故障電流的強(qiáng)弱確定。
[0016]進(jìn)一步的，所述步驟IV中，所述FPGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣，所述FPGA模塊實(shí)現(xiàn)高速AD采樣，采樣速率為25600每秒。
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟VI中，所述嵌入式處理器對(duì)所述采樣碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值和相位信息計(jì)算，包括零序電壓的基波幅值信息、基波相位信息、五次諧波幅值信息、五次諧波相位信息和零序電壓的頻率的計(jì)算。
[0018]進(jìn)一步的，所述步驟VII包括以下步驟:
[0019]S701、根據(jù)所述步驟VI的數(shù)據(jù)及緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行零序電壓突變量檢測(cè)，當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)且零序電壓越限則進(jìn)入接地故障選線邏輯；
[0020]S702、當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)，獲取所有線路的暫態(tài)能量并排序，對(duì)前三大暫態(tài)能量的線路進(jìn)行暫態(tài)強(qiáng)度檢測(cè)；
[0021]當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度大于2時(shí)，則運(yùn)用暫態(tài)極性方法分析表征線路接地故障特征的零序電流，確定故障線路；
[0022]當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度小于2時(shí)，分析零序電壓的相位，當(dāng)零序電壓在過(guò)零點(diǎn)附近時(shí)，判斷小電流系統(tǒng)是否存在消弧線圈接地，存在則確定衰減直流分量，在前三明顯的暫態(tài)故障特征線路中，衰減直流分量大于另兩條線路衰減直流分量之和的線路為故障線路，進(jìn)入步驟S704 ;否則進(jìn)入步驟S703 ；
[0023]S703、當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度小于2時(shí)，小電流接地系統(tǒng)不存在消弧線圈接地，則確定前三大每周波零序電流幅值的線路，對(duì)比線路的相位和零序電壓的相位；
[0024]若某線路的相位與零序電壓相位相反，則認(rèn)為故障線路；獲取其零序電流碼值的放大倍數(shù)，保證下次接地故障時(shí)，故障特征以所述放大倍數(shù)放大；進(jìn)入步驟S705 ；
[0025]S704、連續(xù)3次進(jìn)行步驟S702中的選線判斷，若結(jié)果一致，則認(rèn)為選線正確；
[0026]否則獲取小電流接地系統(tǒng)存在消弧線圈接地時(shí)零序電流中五次諧波電流最大的線路，判斷該線路的五次諧波電流與基波電流的比值是否大于8%，大于則比對(duì)五次諧波電流前三大的線路的相位與零序電壓的五次諧波相位，認(rèn)為五次諧波電流和零序電壓的五次諧波相位相反的線路為故障線路；進(jìn)入步驟S703 ；
[0027]S705、連續(xù)3次進(jìn)行步驟S703中五次諧波選線判斷，若結(jié)果一致，則認(rèn)為選線正確；
[0028]否則獲取小電流接地系統(tǒng)消弧線圈接地時(shí)，利用能量法對(duì)所述步驟S702中五次諧波電流前三大的線路進(jìn)行選線，認(rèn)為有功功率大于另兩條線路之和的線路為故障線路；
[0029]S706、若上述步驟S702、S703、S7604和S705選線失敗，則認(rèn)為母線接地故障。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0031]1、本發(fā)明的方法能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，自適應(yīng)的根據(jù)上次發(fā)生接地故障時(shí)零序電流的大小調(diào)制程控運(yùn)放的放大倍數(shù)，從而能夠提升微弱的故障零序電流的提取能力，提升故障選線的準(zhǔn)確度。
[0032]2、本發(fā)明的方法采用專用的FPGA實(shí)現(xiàn)高速的AD采樣控制，同時(shí)以DMA的方式和嵌入式處理器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了高速采集的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)，同時(shí)也保證了嵌入式處理器有更多的計(jì)算資源用于復(fù)雜的的故障選線算法邏輯。
[0033]3、本發(fā)明的方法充分重視鐵磁諧振以及負(fù)荷不平衡、負(fù)荷波動(dòng)等可能帶來(lái)的零序電壓越限誤啟動(dòng)以及突變量誤啟動(dòng)帶來(lái)接地故障出線的誤選可能，當(dāng)零序電壓越限時(shí)，對(duì)其幅值和頻率進(jìn)行判斷，只有在其頻率范圍在49-51HZ范圍以內(nèi)，幅值不大于120V的情況才認(rèn)為確實(shí)是接地故障導(dǎo)致的零序電壓上升。當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)時(shí)候，利用暫態(tài)強(qiáng)度進(jìn)行判斷，只有暫態(tài)強(qiáng)大大于2才認(rèn)為是接地故障導(dǎo)致的零序電壓突變量啟動(dòng)。
[0034]4、本發(fā)明的方法充分利用小電流接地系統(tǒng)故障接地時(shí)的故障暫態(tài)特征和穩(wěn)態(tài)故障特征的特點(diǎn)，綜合利用暫態(tài)極性法、直流分量衰減法、穩(wěn)態(tài)比幅比相法、五次諧波法、能量法多種算法進(jìn)行接地故障的判別，上述五種方法有序結(jié)合，有效提升接地故障選線的準(zhǔn)確。
[0035]5、本發(fā)明的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中接地故障選線方法存在的故障特征提取能力差，選線方法單一等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的根據(jù)故障特征的大小對(duì)程控運(yùn)算放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置，利用FPGA控制AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)高速采樣，同時(shí)利用嵌入式處理器是實(shí)現(xiàn)和FPGA模塊之間的DMA通信，提升數(shù)據(jù)吞吐能力，從而使嵌入式處理器能夠有更多的資源用于多種故障選線算法判斷邏輯的綜合應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為小電流接地系統(tǒng)的接地故障線路系統(tǒng)圖；
[0037]圖2為小電流接地系統(tǒng)的接地故障線路方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線系統(tǒng)
[0040]如圖1所示，圖1為小電流接地系統(tǒng)的接地故障線路系統(tǒng)圖；本發(fā)明的系統(tǒng)包括零序電壓互感器、零序電流互感器、二次電壓變送器和二次電流變送器、可編程控制運(yùn)算放大器模塊、FPGA模塊、AD米樣模塊和嵌入式處理器。
[0041 ] 零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取母線零序電壓信號(hào)和饋線的零序電流信號(hào)；將電壓信號(hào)和電流信號(hào)發(fā)送給二次電壓變送器和二次電流變送器，由二次電壓變送器和二次電流變送器分別將電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)；再將該測(cè)量信號(hào)送到可編程控制的運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器根據(jù)以往故障時(shí)自適應(yīng)設(shè)置的放大倍數(shù)進(jìn)行放大，F(xiàn)PGA模塊對(duì)經(jīng)過(guò)程控運(yùn)放放大以后的測(cè)量信號(hào)通過(guò)控制AD采樣模塊進(jìn)行高速采樣，高速采樣后轉(zhuǎn)換為AD采樣碼流，以DMA的方式送到嵌入式處理器，由嵌入式處理器綜合利用多種選線算法進(jìn)行故障選線。
[0042]一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法
[0043]運(yùn)用本發(fā)明的系統(tǒng)確定接地故障線路前，對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行初始化，具體指嵌入式處理器內(nèi)部相關(guān)變量的初始化。嵌入式處理器內(nèi)部相關(guān)變量的初始化，包括:每周波采樣點(diǎn)數(shù)N，本例按故障特征提取的要求，選擇為512 ;電壓、電流的比例系數(shù)；零序電壓互感器變比(實(shí)施例為35Kv/0.1Kv)，零序電流互感器變比(實(shí)施例為50/1A) ;二次電壓變送器規(guī)格(實(shí)施例為200V/3.53V), 二次電流變送器規(guī)格(實(shí)施例為IA/1.2V)；AD內(nèi)部變比(I個(gè)碼值代表0.000152587890625)；DFT變換系數(shù)，緩沖準(zhǔn)備AD采樣數(shù)據(jù)，零序電壓越限啟動(dòng)定
值、零序電流突變量啟動(dòng)定值。
[0044]本發(fā)明的小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法包括以下步驟:
[0045]步驟一、零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取小電流接地系統(tǒng)故障時(shí)的零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)；
[0046]步驟二、二次電壓變送器和二次電流變送器分別將所述電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為故障線路識(shí)別的測(cè)量信號(hào)；
[0047]步驟三、將所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)可編程運(yùn)算放大器處理后發(fā)送至FPGA模塊；
[0048]步驟四、FPGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣；
[0049]步驟五、所述FPGA模塊采樣獲取的采樣碼流數(shù)據(jù)以成組數(shù)據(jù)傳送方式(DMA方式)送到嵌入式處理器中；
[0050]步驟六、嵌入式處理器處理所述采樣碼流數(shù)據(jù)；
[0051]步驟七、接地故障選線檢測(cè)。
[0052]步驟一中、零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取小電流接地系統(tǒng)故障時(shí)的零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)。
[0053]電壓互感器和電流傳感器接入的是線路的零序電壓和零序電流，為了能夠充分對(duì)暫態(tài)故障特征進(jìn)行分析，采樣速率大于等于25600Hz。
[0054]步驟二中，二次電壓變送器和二次電流變送器分別將所述電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為故障線路識(shí)別的測(cè)量信號(hào)；
[0055]步驟三中，將所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)可編程運(yùn)算放大器處理后發(fā)送至FPGA模塊。
[0056]由于小電流接地故障時(shí)，零序電流比較微弱，因此利用可編程運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的放大倍數(shù)的設(shè)置。
[0057]可編程運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)根據(jù)上一次發(fā)生接地故障時(shí)零序故障電流的強(qiáng)弱確定，由負(fù)責(zé)進(jìn)行故障識(shí)別判斷的嵌入式處理器給出的。
[0058]步驟四中，F(xiàn)PGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣。
[0059]FPGA模塊控制的AD采樣模塊實(shí)現(xiàn)高速同步采樣，由FPGA模塊實(shí)現(xiàn)高速的AD采樣，采樣速率提高到25600每秒；
[0060]步驟五中，所述FPGA模塊采樣獲取的采樣碼流數(shù)據(jù)以DMA的方式送到嵌入式處理器中。
[0061]由于實(shí)際小電流接地系統(tǒng)中接入的線路比較多，F(xiàn)PGA模塊以25600每秒的采樣速率進(jìn)行采樣，所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量很大，采取DMA的方式將采樣數(shù)據(jù)送到嵌入式系統(tǒng)，減少嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移所耗費(fèi)的資源，從而嵌入式系統(tǒng)能夠有更多的資源用于故障選線的算法邏輯。
[0062]步驟六中，所述嵌入式處理器處理所述采樣碼流數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟；
[0063]嵌入式處理器獲取FPAG以DMA方式送達(dá)的AD采樣碼流數(shù)據(jù)后進(jìn)行FFT計(jì)算(快速傅里葉變換，F(xiàn)ast Fourier Transform)。
[0064]FFT計(jì)算活的零序電壓的基波幅值信息、基波相位信息、五次諧波幅值信息、五次諧波相位信息和零序電壓的頻率。
[0065]步驟七中，接地故障選線檢測(cè)，具體包括以下步驟:[0066]1、根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)和以往緩沖的數(shù)據(jù)進(jìn)行突變量檢測(cè)，當(dāng)突變量啟動(dòng)并且零序電壓越限且小于120V，同時(shí)零序電壓頻率在49-51HZ范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)行接地故障線路邏輯分析，具體如圖2所示，圖2為小電流接地系統(tǒng)的接地故障線路方法流程圖；
[0067]2、當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)后，對(duì)突變量啟動(dòng)時(shí)刻前半周波和后半周波的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)所有線路的暫態(tài)能量進(jìn)行排序，暫態(tài)能量為緩存的一周波采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值之和，對(duì)選出暫態(tài)能量前三大的線路進(jìn)行暫態(tài)強(qiáng)度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其暫態(tài)強(qiáng)度TI大于2時(shí)，利用暫態(tài)極性方法對(duì)表征線路接地故障特征的零序電流進(jìn)行判斷，選出故障線路；
[0068]暫態(tài)極性
[0069]利用小電流接地故障瞬間，故障線路的零序電流的方向和非故障線路的零序電流方向是相反的，且在接地的瞬間這種暫態(tài)極性比較明顯，同時(shí)為避免由于電流系統(tǒng)運(yùn)行的不對(duì)稱性、CT的不平衡性帶來(lái)的誤差，利用所述的暫態(tài)強(qiáng)度的概念對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行區(qū)分，只有暫態(tài)強(qiáng)大大于2時(shí)，才認(rèn)為可以利用暫態(tài)極性方法。
[0070]當(dāng)暫態(tài)特征不夠充分，暫態(tài)強(qiáng)度TI小于2時(shí)，對(duì)零序電壓的相位進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷出零序電壓在過(guò)零點(diǎn)附近時(shí)，同時(shí)小電流接地系統(tǒng)存在消弧線圈接地，則利用檢測(cè)故障信息中的衰減直流分量判斷，若暫態(tài)故障特征比較明顯的前三大線路中，一條線路的衰減直流大于另外兩條線路衰減直流之和時(shí)，則認(rèn)為衰減直流分量大的該線路就為故障線路，進(jìn)入步驟4 ；
[0071]零序電壓過(guò)零點(diǎn)附近的判斷依據(jù):利用零序電壓和零序電流之間的相位差進(jìn)行判斷，圖2中theta為電壓和電流之間的相位角差，當(dāng)60〈theta〈120或-120〈theta〈_60認(rèn)為其屬于過(guò)零點(diǎn)附近的范圍；
[0072]3、當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度TI小于2時(shí)，小電流接地系統(tǒng)不存在消弧線圈接地，首先對(duì)每周波計(jì)算得到的各線路的零序電流的幅值進(jìn)行排序選擇，選出幅值前三大的線路；
[0073]將選出的前三大零序電流幅值的線路相位和零序電壓的相位進(jìn)行比較，當(dāng)某一線路和零序電壓相位相反時(shí)，則認(rèn)為該線路為故障線路；
[0074]同時(shí)根據(jù)最大的零序電流碼值進(jìn)行程控運(yùn)放倍數(shù)的計(jì)算，使下次發(fā)生接地故障的時(shí)候，程控運(yùn)放的放大倍數(shù)處于一個(gè)合適的狀態(tài)，確保下次接地故障時(shí)，故障特征能夠通過(guò)程控運(yùn)放得到很好的放大；進(jìn)入步驟5 ；
[0075]4、步驟2中的選線判斷連續(xù)進(jìn)行3次，當(dāng)3次的結(jié)果都一致的時(shí)候，則認(rèn)為該選線結(jié)果正確；
[0076]當(dāng)3次選線結(jié)果不一致時(shí)，若小電流接地系統(tǒng)為有消弧線圈接地時(shí)，則檢測(cè)其零序電流中五次諧波電流，根據(jù)五次諧波電流的大小，對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行排序，選出前三大線路；
[0077]當(dāng)五次諧波電流最大的那條線路的五次諧波電流與其基波電流的比值大于8%時(shí)，則將選出的五次諧波電流前三大的線路的相位與零序電壓的五次諧波相位進(jìn)行比較，當(dāng)某一條線路的五次諧波電流和零序電壓的五次諧波相位相反時(shí)，則認(rèn)為該線路為故障線路；
[0078]5、當(dāng)步驟3中的利用五次諧波選線判斷連續(xù)進(jìn)行3次，如果3次的結(jié)果都一致的時(shí)候，則認(rèn)為該選線結(jié)果正確；
[0079]若3次選線結(jié)果不一致，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)有消弧線圈接地時(shí)，則利用能量法對(duì)步驟2中檢測(cè)的前三大線路進(jìn)行選線，前三大線路中一條線路的有功大于另兩條線路的有功和，則認(rèn)為是該條線路接地故障；
[0080]6、如果上述的2、3、4、5步驟中的選線均不成立，認(rèn)為接地故障不是線路接地，則認(rèn)為是母線接地故障。
[0081]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: I.零序電壓互感器和零序電流互感器分別獲取小電流接地系統(tǒng)故障時(shí)的零序電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)； I1、二次電壓變送器和二次電流變送器分別將所述電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為故障線路識(shí)別的測(cè)量信號(hào)； II1、將所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)可編程運(yùn)算放大器處理后發(fā)送至FPGA模塊； IV、FPGA模塊控制AD采樣模塊進(jìn)行高速同步采樣； V、所述FPGA模塊采樣獲取的采樣碼流數(shù)據(jù)以DMA的方式送到嵌入式處理器中； V1、所述嵌入式處理器處理所述采樣碼流數(shù)據(jù)； VI1、接地故障選線檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其特征在于:所述步驟III中，所述可編程運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)由進(jìn)行故障識(shí)別判斷的嵌入式處理器根據(jù)接地故障時(shí)零序故障電流的強(qiáng)弱確定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其特征在于:所述步驟IV中，所述FPGA模塊控制AD采樣模 塊進(jìn)行高速同步采樣，所述FPGA模塊實(shí)現(xiàn)高速AD采樣，采樣速率為25600每秒。
4.如權(quán)利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其特征在于:所述步驟VI中，所述嵌入式處理器對(duì)所述采樣碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值和相位信息計(jì)算，包括零序電壓的基波幅值信息、基波相位信息、五次諧波幅值信息、五次諧波相位信息和零序電壓的頻率的計(jì)算。
5.如權(quán)利要求4所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地故障選線方法，其特征在于:所述步驟VII包括以下步驟: S701、根據(jù)所述步驟VI的數(shù)據(jù)及緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行零序電壓突變量檢測(cè)，當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)且零序電壓越限則進(jìn)入接地故障選線邏輯； S702、當(dāng)零序電壓突變量啟動(dòng)，獲取所有線路的暫態(tài)能量并排序，對(duì)前三大暫態(tài)能量的線路進(jìn)行暫態(tài)強(qiáng)度檢測(cè)； 當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度大于2時(shí)，則運(yùn)用暫態(tài)極性方法分析表征線路接地故障特征的零序電流，確定故障線路； 當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度小于2時(shí)，分析零序電壓的相位，當(dāng)零序電壓在過(guò)零點(diǎn)附近時(shí)，判斷小電流系統(tǒng)是否存在消弧線圈接地，存在則確定衰減直流分量，在前三明顯的暫態(tài)故障特征線路中，衰減直流分量大于另兩條線路衰減直流分量之和的線路為故障線路，進(jìn)入步驟S704 ；否則進(jìn)入步驟S703 ； S703、當(dāng)暫態(tài)強(qiáng)度小于2時(shí)，小電流接地系統(tǒng)不存在消弧線圈接地，則確定前三大每周波零序電流幅值的線路，對(duì)比線路的相位和零序電壓的相位； 若某線路的相位與零序電壓相位相反，則認(rèn)為故障線路；獲取其零序電流碼值的放大倍數(shù)，保證下次接地故障時(shí)，故障特征以所述放大倍數(shù)放大；進(jìn)入步驟S705 ； S704、連續(xù)3次進(jìn)行步驟S702中的選線判斷，若結(jié)果一致，則認(rèn)為選線正確； 否則獲取小電流接地系統(tǒng)存在消弧線圈接地時(shí)零序電流中五次諧波電流最大的線路，判斷該線路的五次諧波電流與基波電流的比值是否大于8%，大于則比對(duì)五次諧波電流前三大的線路的相位與零序電壓的五次諧波相位，認(rèn)為五次諧波電流和零序電壓的五次諧波相位相反的線路為故障線路；進(jìn)入步驟S703 ； S705、連續(xù)3次進(jìn)行步驟S703中五次諧波選線判斷，若結(jié)果一致，則認(rèn)為選線正確； 否則獲取小電流接地系統(tǒng)消弧線圈接地時(shí)，利用能量法對(duì)所述步驟S702中五次諧波電流前三大的線路進(jìn)行選線，認(rèn)為有功功率大于另兩條線路之和的線路為故障線路； S706、若上述步驟 S702、S703、S7604和S705選線失敗，則認(rèn)為母線接地故障。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103728538SQ201310749391
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】黃靜, 許蓉, 邵兵, 楊德忠, 王劍飛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司萬(wàn)州供電分公司