三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法
【專利說(shuō)明】三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能質(zhì)量檢測(cè)研宄領(lǐng)域，具體涉及到一種電壓暫降檢測(cè)方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 電壓暫降是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題之一，嚴(yán)重威脅到變頻器等電壓敏 感設(shè)備的工作性能。其中短路故障是導(dǎo)致電壓暫降的主要因素，準(zhǔn)確快速判斷故障類型有 利于有針對(duì)性的實(shí)施電壓暫降補(bǔ)償，從而保證電壓敏感用戶的電壓質(zhì)量。
[0003] 現(xiàn)有電壓暫降檢測(cè)方面的研宄主要集中在電壓暫降幅值和跳變相位，主要通過(guò)利 用對(duì)稱分量法構(gòu)造相應(yīng)的判據(jù)來(lái)進(jìn)行故障類型判別，對(duì)故障類型與電壓暫降之間的關(guān)系研 宄較少?，F(xiàn)有主要對(duì)稱分量法和雙dq變換法兩類，其一利用電壓暫降期間的電壓幅值和相 角信息進(jìn)行電壓暫降類型識(shí)別；其二構(gòu)造有效值和相位特征量進(jìn)行故障類型識(shí)別。在發(fā)生 電壓暫降后快速識(shí)別引發(fā)暫降的故障類型及暫降深度，有利于為電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理、事 故調(diào)查和故障定位等提供有益的參考。
[0004] 然而，現(xiàn)有電壓暫降檢測(cè)方法存在計(jì)算量大，處理數(shù)據(jù)較多等缺陷，難以實(shí)現(xiàn)故障 類型快速、準(zhǔn)確判別。本文提出了一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合進(jìn)行引發(fā)電壓暫 降故障類型及暫降深度識(shí)別方法，克服了對(duì)稱分量法的較大計(jì)算量以及較多數(shù)據(jù)的處理， 具有簡(jiǎn)單、快速、方便實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。故障發(fā)生導(dǎo)致電壓暫降后IOrns內(nèi)利用三相電壓電壓突 變量和零模電壓特征實(shí)現(xiàn)故障類型的快速確認(rèn)，同時(shí)可以準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)應(yīng)故障相的電壓暫降 深度，為進(jìn)行電壓暫降按相快速補(bǔ)償提供了重要的依據(jù)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè) 方法，進(jìn)行引發(fā)電壓暫降故障類型及暫降深度識(shí)別，克服了對(duì)稱分量法的較大計(jì)算量以及 較多數(shù)據(jù)的處理的缺陷，具有簡(jiǎn)單、快速、方便實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明利用電壓暫降期間的三 相電壓突變量和零序電壓特征，首先利用零序電壓特征進(jìn)行引發(fā)電壓暫降的故障進(jìn)行接地 故障和非接地故障的區(qū)分，隨后利用三相電壓突變量的特征確認(rèn)故障相別，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng) 的電壓暫降相的電壓暫降深度，一方面可靠確認(rèn)了故障相別實(shí)現(xiàn)電壓暫降相別的確認(rèn)，另 一方面準(zhǔn)確計(jì)算了電壓暫降深度，為實(shí)現(xiàn)電壓暫降的按相精確補(bǔ)償提供重要依據(jù)。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0007] 三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0008] (1)采集線路電壓暫降期間三相電壓瞬時(shí)值Ua(k)、Ub(k)、ue(k)，計(jì)算對(duì)應(yīng)電壓突 變量 Δ UltGO 和零序電壓瞬時(shí)值 Utl (k) =ua(k)+ub (k)+uc (k)，
[0009] 其中 Διιφ (k) = ιιφ 〇〇-ιιφ (k-N) = ιιφ 〇?0+πι)-ιιφ (k〇+m-N)，Φ = A, B，C，m < N/2， N為工頻周期采樣點(diǎn)數(shù)；U(t (k-N)為電壓暫降前一個(gè)工頻周期電壓瞬時(shí)值；
[0010] ⑵利用零序電壓uQ(k)與最大不平衡的零序電壓Utlth之間的關(guān)系識(shí)別故障類型： [0011] 當(dāng)Uc^ U _時(shí)，判定線路接地故障；
[0012] 當(dāng)Utl< U _時(shí)，判定非接地故障；
[0013] 其中，Uoth取1 %~2%的線路額定電Sun整定；
[0014] (3)計(jì)算判別周期內(nèi)的每相電壓突變量的最大值：
[0015] Διι' ψ-max= max[ I Au * (k0+m) I ] = I Au4l (k0+p)
[0016] 其中，Uthl按10%~20%的線路額定電壓Un整定；
[0017] 若存在I Ault (kQ+p+l) I彡Uthl和I Au φ (kQ+p_l) I彡Uthl亦成立，則對(duì)應(yīng)相別為故 障相；
[0018] (4)由故障相電壓暫降幅值
計(jì)算電壓暫降深度
[0019]
[0020] 其中 ιιφ1= max|u φ (k0+m) I，ιιφ2= min|u φ (k0+m) I，m < N/2〇
[0021] 本發(fā)明提出一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法，與現(xiàn)有 技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0022] (1)僅需要利用電壓暫降期間的IOms的數(shù)據(jù)窗即可快速確認(rèn)電壓暫降相和可靠 確認(rèn)故障類型。
[0023] (2)該方法同時(shí)可以準(zhǔn)確計(jì)算電壓暫降深度，為實(shí)施電壓暫降按相快速精準(zhǔn)補(bǔ)償 提供重要的依據(jù)。 【【附圖說(shuō)明】】
[0024] 圖1為電網(wǎng)電壓暫降檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖2為單相故障時(shí)三相電壓波形；
[0026] 圖3為單相故障時(shí)三相電壓突變量波形。 【【具體實(shí)施方式】】
[0027] 請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫 降檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0028] (1)三相電壓采集和特征量的計(jì)算
[0029] 圖1中的配電網(wǎng)母線側(cè)電壓互感器二次側(cè)電壓經(jīng)過(guò)低通濾波、采樣保持處理，獲 取線路發(fā)生電壓暫降期間的三相電壓瞬時(shí)值Ua (k)、Ub (k)、u。(k)，結(jié)合暫降前一個(gè)工頻周期 瞬時(shí)值Ua (k-N)、ub (k-N)、uc (k-N)計(jì)算三相電壓瞬時(shí)值突變量Λ Ult (k) ( Φ = A，B，C)和零 序電壓瞬時(shí)值uQ (k)，其中：
[0030] Δ U41 (k) = U41 (k) -U41 (k-N) = U41 (k0+m) -U41 (k0+m-N)，m 彡 N/2
[0031] u〇 (k) = ua (k) +ub (k) +uc (k)
[0032] N為一個(gè)工頻周期采樣點(diǎn)數(shù)。在此基礎(chǔ)上利用圖1所示的電壓暫降檢測(cè)分析環(huán)節(jié) 進(jìn)行引起電壓暫降的故障類型的識(shí)別和電壓暫降深度的計(jì)算。
[0033] (2)電壓暫降的接地故障或非接地故障識(shí)別
[0034] 考慮到單相接地故障和兩相接地故障存在零序電壓，利用零序電壓瞬時(shí)值特征判 別接地故障和非接地故障，具體判據(jù)為Utl^ U _，式中
，u_ 為考慮正常三相最大不平衡電壓按1 %~2 %的線路額定電壓Un整定；當(dāng)U ^多U _時(shí)，為單 相接地故障或兩相接地故障；當(dāng)％< U _時(shí)，為非接地故障即為兩相相間故障或三相故障。
[0035] (3)故障相別的判別確認(rèn)
[0036] 計(jì)算判別周期內(nèi)三相的電壓瞬時(shí)值突變量的最大值A(chǔ)u ' φ _ = max[| Au4l (kd+m) |] = I Au4l (kd+p) I，ρ為突變量最大時(shí)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻；
[0037] 首選判斷I Au4l (kQ+p) I > Uthl是否成立，U thl按10 %~20 %的線路額定電壓 Un整定；若成立則繼續(xù)判斷突變量最大值采樣點(diǎn)的相鄰兩點(diǎn)I Au φ (h+p+1) I彡Uthl和 Ault (h+p-1) I彡Uthl是否成立；若成立則對(duì)應(yīng)相別為故障相，結(jié)合（2)實(shí)現(xiàn)故障類型的確 認(rèn)。
[0038] 以A相發(fā)生接地故障為例說(shuō)明：
[0039] A相發(fā)生接地故障時(shí)，三相電壓波形及對(duì)應(yīng)電壓突變量波形分別如圖2、圖3 所示。分析發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)判別周期內(nèi)三相瞬時(shí)電壓突變量最大值分別為Au' Amax = Δ uA(Vp1) I、Δ U' B-腸x= I Δ U B (k0+p2) I、Δ U' c-= I Δ U c (k0+p3) I，對(duì)應(yīng)的最大值采樣 點(diǎn)分別為Pl、P2、P3;在最大值采樣點(diǎn)時(shí)刻Au' A max>Uthl，而B(niǎo)、C相為無(wú)顯著電壓暫降即 滿足Au' Bmax<Uthl、Au' Cmax<Uthl;S了提高故障相及電壓暫降相識(shí)別的可靠性，進(jìn) 一步利用A相突變量最大值相鄰兩點(diǎn)的突變量進(jìn)行判斷，即存在I Aua(1^+Pi+l) I > UthJP Aua(kQ+Pl-l) I > Uthl;結(jié)合（2)的判別結(jié)果即可可靠判斷為A相接地故障。
[0040] 其它故障類型情況的故障相的識(shí)別確認(rèn)同以上過(guò)程。
[0041] (4)電壓暫降相的電壓深度計(jì)算
[0042] 在（3)發(fā)生電壓暫降相別確認(rèn)的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)應(yīng)的電壓暫降深度。依 照
利用相隔5ms的兩個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算電壓暫降后相電壓幅值
，其中 U4ll= max|u φ (ko+m) I ,U4l2= min|u φ (ko+m) I，m 彡 N/2,為進(jìn)行發(fā)生 電壓暫降的相別實(shí)施精確的電壓暫降補(bǔ)償提供有價(jià)值的依據(jù)。
[0043] 本發(fā)明提出的三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法，首先利用 零序電壓特征判別接地故障或非接地故障，進(jìn)而利用相電壓突變量特征進(jìn)行發(fā)生電壓暫降 相別確認(rèn)，最后計(jì)算電壓暫降相的暫降深度，方便實(shí)施按相進(jìn)行精確的電壓暫降補(bǔ)償。該方 法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)，適用于配電網(wǎng)絡(luò)的電壓敏感用戶的電壓暫降的檢測(cè)與 應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 采集線路電壓暫降期間三相電壓瞬時(shí)值ua(k)、ub(k)、11。〇〇，計(jì)算對(duì)應(yīng)電壓突變量 Au^GO和零序電壓瞬時(shí)值uQ(k) =ua(k)+ub(k)+uc(k)， 其中Au* (k) =u* (k)-u* (k-N) =u* (k0+m)-u* (k0+m-N)，巾=A,B,C，m彡N/2,N為 工頻周期采樣點(diǎn)數(shù)；(k-N)為電壓暫降前一個(gè)工頻周期電壓瞬時(shí)值； (2) 利用零序電壓U(l(k)與最大不平衡的零序電壓U_之間的關(guān)系識(shí)別故障類型： 當(dāng)U_時(shí)，判定線路接地故障； 當(dāng)％<U_時(shí)，判定非接地故障； 其中，隊(duì)^取1%~2%的線路額定電壓。整定；(3) 計(jì)算判別周期內(nèi)的每相電壓突變量的最大值： Aur4,_max=max[ |Au4, (k〇+m) | ] = |A(k〇+p) 其中，Uthl按10%~20%的線路額定電壓UN整定； 若存在|AU(t (kQ+p+l) |彡Uthl和|Au* (kQ+p_l) |彡Uthl亦成立，則對(duì)應(yīng)相別為故障 相； (4) 由故障相電壓暫降幅值：計(jì)算電壓暫降深度其中11^=max|u* (ko+m) |，114^=min|u* (ko+m) |。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種三相電壓突變量和零序電壓相結(jié)合的電壓暫降檢測(cè)方法：首先，采集線路在電壓暫降期間三相電壓瞬時(shí)值ua(k)、ub(k)、uc(k)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的三相電壓突變量Δuφ(k)(φ＝A,B,C)和零序電壓瞬時(shí)值u0(k)；其次，利用零序電壓U0≥U0th＝k0.UN，k0取1％～2％，實(shí)現(xiàn)接地故障和非接地故障的區(qū)分；利用相電壓突變量Δu′φ_max＝max[|Δuφ(k0+m)|]＝|Δuφ(k0+p)|≥uth1的特征確認(rèn)故障相別；最后利用計(jì)算電壓暫降深度，其中uφ1＝max|uφ(k0+m)|，uφ2＝min|uφ(k0+m)|，為實(shí)現(xiàn)電壓暫降的按相快速精確補(bǔ)償提供依據(jù)。
【IPC分類】G01R31/08
【公開(kāi)號(hào)】CN104914354
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510309576
【發(fā)明人】王建波, 邵文權(quán), 鎖軍, 張艷麗, 尹俊鋼, 周倩
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院, 西安工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月8日