專利名稱：一種輸電線路高阻接地與金屬性接地故障的辨別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對輸電線路遭到雷擊時產(chǎn)生的接地故障--高阻接地故障與金屬性接地故障的辨別方法。
背景技術：
輸電線路是電力網(wǎng)的重要組成部分，是電力系統(tǒng)不可缺少的連接元件。由于其穿越的地區(qū)地質(zhì)條件、氣象條件等自然條件復雜多變，可能引起故障的因素很多，所以電力系統(tǒng)的大部分故障都發(fā)生在輸電線路上。一旦發(fā)生故障，不僅會對電氣設備造成直接的損壞， 影響系統(tǒng)供電，而且往往直接威脅系統(tǒng)穩(wěn)定。高壓輸電線路發(fā)生故障后要求準確識別故障類型，一方面這對分析和排除故障具有重要意義，另一方面對于有效采取輸電線路防護措施具有指導作用。例如，當輸電線路發(fā)生接地故障后，需要快速而準確地辨別出該故障是高阻性接地故障，還是金屬性接地故障， 為分析和排除故障提供依據(jù)。目前，國內(nèi)還沒有直接的監(jiān)測技術實現(xiàn)故障原因的辨識，對事故原因的確認普遍采用的是結(jié)合氣象條件、線路狀態(tài)的信息以及現(xiàn)場巡線的現(xiàn)象特點進行判斷。由于缺乏有效的技術手段來鑒別故障原因，同時巡線的工作質(zhì)量有時難以控制，有些事故難以找到真實原因。這使得輸電線路的運行維護水平提升受到制約，也直接影響了輸電線路安全運行的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題，就是提供一種當輸電線路發(fā)生接地故障后，能夠快速而準確地辨別出該故障是高阻性接地故障，還是金屬性接地故障的方法，為分析和排除故障提供依據(jù)。為解決上述技術問題，本發(fā)明的基于高頻行波電流的輸電線路高阻接地故障與金屬性接地故障的辨別方法，通過對輸電線路電流采樣測量，獲取輸電線路接地故障高頻行波的波形時域數(shù)據(jù)，并通過傅里葉分析得到的頻域信息準確簡明地辨別出故障是高阻性接地故障還是金屬性接地故障。具體包括以下步驟1)利用柔性無磁芯Rogowski線圈對輸電線路上的電流進行采樣測量；2)選取典型有效數(shù)據(jù)區(qū)間；3)對時域有效數(shù)據(jù)做頻域分析；4)將波形主頻與選定的分界頻率進行對比判別出接地故障類型。利用柔性無磁芯Rogowski線圈電流測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧，可準確獲取波形數(shù)據(jù)。通過對大量數(shù)據(jù)的仿真觀察得出高阻接地故障與金屬性接地故障的電磁暫態(tài)特征差別明顯，故經(jīng)過傅里葉變換后得到的頻域信息對比明顯，其中最大的差別體現(xiàn)在波形主頻所在的位置。通過分析兩種故障的頻率特征，就能夠準確而簡明的判定高阻接地故障與金屬性接地故障。有益效果本方法基于故障高頻暫態(tài)信號的頻率特性，與以往利用工頻電壓進行故障類型識別的方法相比，具有不受線路負荷電流、線路長度和過渡電阻影響的特點，而且具有判據(jù)簡單易于實現(xiàn)的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明基于高頻行波電流的輸電線路高阻接地故障與金屬性接地故障的辨別方法的步驟流程圖；圖2是本發(fā)明金屬性接地故障時域數(shù)據(jù)波形圖；圖3是本發(fā)明金屬性接地故障波形頻譜圖；圖4是本發(fā)明高阻性接地故障時域數(shù)據(jù)波形圖；圖5是本發(fā)明高阻性接地故障波形頻譜圖。
具體實施例方式請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的基于高頻行波電流的輸電線路高阻接地故障與金屬性接地故障的辨別方法實施例的步驟流程圖。所屬辨別方法包括以下步驟步驟S-1，利用柔性無磁芯Rogowski線圈對輸電線路上的電流進行采樣測量。在本步驟中，利用柔性無磁芯Rogowski線圈自積分電路對輸電線路上的電流進行采樣測量，選取采樣頻率為10MHz，采樣點數(shù)為4000，獲取線路接地故障波形時域數(shù)據(jù)， 如圖2和圖4所示，可以看出兩種故障的電磁暫態(tài)特征差別很大。Rogowski線圈相對于傳統(tǒng)的安培表、電流互感器、分流器等電流測量方法有許多優(yōu)點測量頻帶寬，測量范圍廣，隔離性好，結(jié)構(gòu)簡單易于加工，體積小，重量輕，成本低，對大電流測量準確有效。線圈具有良好的積分特性，提高了測量波形的準確度。步驟S-2，選取典型有效數(shù)據(jù)區(qū)間。在本步驟中，選取行波數(shù)據(jù)觸發(fā)采樣測量的電流觸發(fā)值即第900點之后的IOM個數(shù)據(jù)作為典型有效數(shù)據(jù)區(qū)間，得到一個長度為IOM的有限長數(shù)據(jù)序列(900，1923)，作為下一步驟中離散傅里葉變換的有效數(shù)據(jù)。步驟S-3，對時域有效數(shù)據(jù)做頻域分析。在本步驟中，進行離散的傅里葉變換，其中分析點數(shù)為IOM個，基波頻率為 9.7KHz。經(jīng)傅里葉變換后，得到金屬性接地故障和高阻性接地故障的波譜圖，如圖3和圖 5所示。從中獲取接地故障電流的頻域信息，快速的得出波形的主頻fmax分別在直流處和 9. 7KHz 處。步驟S-4，將波形主頻與選定的分界頻率進行對比判別出接地故障類型。選定的分界頻率fF為基波頻率即9. 7KHz，將離散波譜序列中波形的主頻fmax與分界頻率即基波頻率進行對比當fmax = 9. 7KHz = fF時判定為金屬性接地故障，如圖3所示；當fmax = 0. IKHz < fF時判定為非金屬性接地故障，如圖5所示。
準確簡便地辨別出了金屬性接地故障和高阻性接地故障。
權利要求
1.一種輸電線路高阻接地與金屬性接地故障的辨別方法，其特征在于包括以下步驟 步驟s-l，利用Rogowski線圈對輸電線路上的電流進行采樣測量；步驟S-2，選取典型有效數(shù)據(jù)區(qū)間； 步驟S-3，將時域有效數(shù)據(jù)作頻域分析；步驟S-4，設定一個分界頻率fF，將波形主頻與分界頻率進行對比當波形主頻fmax = 9. 7KHz =基波頻率fF時判定為金屬性接地故障，當波形主頻fmax = 0. IKHz <基波頻率 fF時判定為非金屬性接地故障。
2.如權利要求1所述的輸電線路高阻接地與金屬性接地故障的辨別方法，其特征在于所述的步驟S-I中的采樣的頻率為10MHz，采樣點數(shù)為4000 ； 所述的步驟S-2中的有效數(shù)據(jù)區(qū)間為電流觸發(fā)值If = 900之后的IOM個數(shù)據(jù)； 所述的步驟S-3中的頻域分析為傅里葉變換，分析的基波頻率為9. 7KHz ； 所述的步驟S-4中的分界頻率即基波頻率9. 7KHz。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于高頻行波電流的輸電線路高阻接地故障與金屬性接地故障的辨別方法。所述方法包括利用Rogowski線圈對輸電線路上的電流進行采樣測量獲取接地故障波形數(shù)據(jù)；在波形數(shù)據(jù)中選取典型有效數(shù)據(jù)區(qū)間；對選取的數(shù)據(jù)作傅里葉頻域分析；將最大幅值頻率與波形主頻進行比較，判斷出是高阻接地故障還是金屬性的接地故障。以往利用工頻電壓進行故障類型識別的方法，往往受到負荷電流、線路長度以及過渡電阻的影響。本方法基于故障高頻暫態(tài)信號的頻率特性，具有不受線路負荷電流、線路長度和過渡電阻影響的特點，而且具有判據(jù)簡單易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/08GK102331544SQ201110213069
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者姚森敬, 張國清, 彭向陽, 李志峰, 李鑫, 錢冠軍, 高峰 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 武漢三相電力科技有限公司