一种基于谐波差值判别的NUGS单相接地故障定位方法

摘要

一种基于谐波差值判别的NUGS单相接地故障定位方法，该方法在故障发生时刻，向所有故障指示器发出采样请求，记录故障发生时刻前后一段时间的电流信号，利用FFT变换将记录的电流信号分解为直流分量、基波及高次谐波。保留高次谐波，将每台故障指示器上获取的谐波含量值与紧跟其后的故障指示器同次谐波含量值相减，形成各次谐波所对应的运算结果的矩阵                                               。逐行选取矩阵的行极大值，并形成差值矩阵。将中出线次数最多的线路段判定为故障段。本发明提出故障定位方法结构简单、易于实现，可大幅降低其成套设备的部署成本；不改变配电网原有的接地性质，不降低小电流接地系统配电网可靠性的优势；同时也无需另行注入非平稳信号，不增加配电网安稳运行风险。

主权项

一种基于谐波差值判别的NUGS单相接地故障定位方法，其特征在于，利用单相故障发生时刻，配电网本身所产生的高频谐波在故障点前后含量的差异性特征，有针对性地提出一种基于谐波差值判别的小电流接地系统单相接地故障的定位方法；所述方法包括以下步骤：(1)将数台故障指示器以一定的距离分布在故障线路上，指示器应能够测量三相电流；将综合判别单元部署于母线上，所述综合判别单元应能够测量三相电压，并能够与每台故障指示器进行简单的信息交互；(2)综合判别单元实时测量母线三相电压，以单相电压跌落至0.8pu以下、其他两相抬升至1.2pu以上为依据，确定故障起始时刻及故障相，并向所有故障指示器发出采样请求；(3)各故障指示器实时测量相电流，并在收到综合判别单元请求后记录故障发生时刻前后一段时间的电流信号，长度为故障发生时刻前后各两个周波；(4)各故障指示器利用FFT变换将步骤(3)中记录的电流信号分解为直流分量、基波及高次谐波，其中高次谐波包含二次至七次的谐波；(5)舍弃步骤(4)中的直流分量及基波；从最靠近母线的故障指示器开始，将本台故障指示器上获取的时域信号的频域变换结果与紧跟其后的故障指示器同次谐波变换结果相减，形成各次谐波所对应的运算结果的矩阵ΔU；即：$\mathrm{\Delta U}=\left[\begin{array}{cccccc}{\mathrm{\Delta M}}_{1-2}^2& {\mathrm{\Delta M}}_{2-3}^2& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(j-1)-j}^2& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(k-1)-k}^2\\ {\mathrm{\Delta M}}_{1-2}^3& {\mathrm{\Delta M}}_{2-3}^3& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(j-1)-j}^3& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(k-1)-k}^3\\ .& & & & & \\ .& & & & & \\ .& & & & & \\ {\mathrm{\Delta M}}_{1-2}^7& {\mathrm{\Delta M}}_{2-3}^7& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{7j-1)-j}^7& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(k-1)-k}^7\end{array}\right]$式中，下标中运算符“‑”表示两台相邻故障指示器的谐波含量值之差；k表示目标线路上所部署的故障指示器的总台数，M_j为分布在线路上的故障指示器。M_(j‑1)‑j为相邻两个故障指示器之间的线路段；设单相接地故障F发生在M₂和M₃之间，此时相应的故障线路段为M_2‑3；(6)逐行选取矩阵ΔU的行极大值，并形成差值矩阵${\mathrm{\Delta U}}_{\max }={\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Delta M}}_{(j-1)-j}^2& {\mathrm{\Delta M}}_{(j-1)-j}^3& ...& {\mathrm{\Delta M}}_{(j-1)-j}^7\end{array}\right]}^T,$每个元素分别代表二次谐波至七次谐波差值的判别结果；其判别结果对应的线路段为该次谐波判断的故障段；(7)在步骤(6)差值矩阵中，出现次数最多线路段，即为故障线路段。