输电线路单相接地故障熄弧判定方法
【专利摘要】本发明公开了一种输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于步骤包括：在输电线路发生单相接地故障、继电保护动作使故障相断路器跳闸后，对输电线路的故障相端电压采样得到采样值序列，计算当前采样值序列中最后3个工频周波的采样值子序列的次数高于三次的高次间谐波总畸变率，并将最后3个高次间谐波总畸变率分别除以其对应的半个工频周期前的3个高次间谐波总畸变率，如果得到的值均小于预设的阈值，则判定已经熄弧；否则，判定尚未熄弧并继续检测。本发明具有熄弧判定准确性高、实现简单、不受电网整数次谐波影响、响应时间快、适用范围广的优点，极具工程实用价值。
【专利说明】输电线路单相接地故障熄弧判定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电工【技术领域】，具体涉及一种输电线路单相接地故障熄弧判定方法。
【背景技术】
[0002] 在超高压架空输电线路中发生的故障大多数是瞬时性的，为了提高输电线路供电 可靠性，超高压输电线路上普遍装设自动重合闸装置。但是，自动重合闸在提高供电可靠性 带来巨大经济效益的同时，也给电力系统带来一些不利影响。这些不利影响主要是由于传 统自动重合闸的盲目性所引起的重合于永久性故障或重合于瞬时性故障失败给电力系统 带来巨大的冲击，不利于系统的安全稳定运行，同时还使电气设备的工作条件恶化。针对此 问题葛耀中教授提出了"自适应重合闸"的思想。实现输电线路的自适应重合闸的关键就 是在自动重合闸之前可靠地识别故障性质，并正确判定故障电弧是否熄灭。
[0003] 目前对故障性质判别方法的研究已取得很大进展。然而，能够准确判断故障性质 并不能保障重合闸成功，电力系统普遍采用固定延时的自动重合闸，有些线路由于环境的 影响，二次电弧时间会很长，此时重合闸时电弧并未熄灭，会导致重合闸失败，给电力系统 的安全稳定运行带来巨大的冲击。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种熄弧判定 准确性高、实现简单、不受电网谐波影响、响应时间快、极具工程实用价值、适用范围广的输 电线路单相接地故障熄弧判定方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种输电线路单相接地故障熄弧判定方法，步骤包括：
[0007] 1)在输电线路发生单相接地故障、继电保护动作使故障相断路器跳闸后，通过 指定采样频率对输电线路的故障相首端电压u(t)进行均匀不间断采样，得到采样值序列 {u(η)}，其中η为整数；
[0008] 2)针对当前的采样值序列{u(n)}，计算最后3个工频周波的采样值子序列的一至 指定次数的间谐波或谐波的幅值；
[0009] 3)根据所述一至指定次数的间谐波或谐波的幅值计算出当前的最后3个工频周 波采样值子序列的次数高于三次的间谐波的总畸变率；
[0010] 4)将当前计算得到的最后3个采样值对应的次数高于三次的间谐波的总畸变率 分别除以其对应的半个工频周期前的次数高于三次的间谐波的总畸变率，如果得到的值均 小于预设的阈值，则判定已经熄弧；否则，判定尚未熄弧并跳转执行步骤2)。
[0011] 优选地，所述步骤2)中计算最后3个工频周波的采样值子序列的一至指定次数的 间谐波或谐波的幅值具体是指根据式（1)所示表达式进行计算；
[0012]
【权利要求】
1. 一种输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于步骤包括： 1) 在输电线路发生单相接地故障、继电保护动作使故障相断路器跳闸后，通过指定采 样频率对输电线路的故障相首端电压U(t)进行均匀不间断采样，得到采样值序列{u(n)}， 其中n为整数； 2) 针对当前的采样值序列{u(n)}，计算最后3个工频周波的采样值子序列的一至指定 次数的间谐波或谐波的幅值； 3) 根据所述一至指定次数的间谐波或谐波的幅值计算出当前的最后3个工频周波的 采样值子序列的次数高于三次的间谐波的总畸变率； 4) 将当前计算得到的最后3个次数高于三次的间谐波的总畸变率分别除以其对应的 半个工频周期前的次数高于三次的间谐波的总畸变率，如果得到的值均小于预设的阈值， 则判定已经熄弧；否则，判定尚未熄弧并跳转执行步骤2)。
2. 根据权利要求1所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于：所述步 骤2)中针对当前的采样值序列{u(n)}计算最后3个工频周波的采样值子序列的一至指定 次数的间谐波或谐波的幅值具体是指根据式（1)所示表达式进行计算；
式（1)中，U(m，k)表示间谐波或谐波的幅值，m表示该间谐波或谐波的次数，m取值为 1/3的倍数，k表示采样值序列中最新的采样值的序号，k取值为100以上的整数，n表示采 样值序列中采样值的序号，N表示采样值子序列的长度。
3. 根据权利要求2所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于：所述步 骤1)中的指定采样频率为5000Hz，所述步骤2)中采样值子序列的长度为300。
4. 根据权利要求3所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于：所述步 骤2)中指定次数为21?29之间的整数。
5. 根据权利要求4所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于：所述步 骤3)中计算出当前的最后3个工频周波的采样值子序列的次数高于三次的间谐波的总畸 变率具体是指根据式（2)所示表达式进行计算；
式⑵中，UD(k)表示采样值序列中最后3个工频周波的采样值子序列对应 的次数高于三次的间谐波的总畸变率，i表示所述一至指定次数之间整数，k表示 采样值子序列中最新的采样值的序号，k取值为100以上的整数，M表示所述指定 次数：
分别表示最后3个工频周波的采样值子序列的
次间谐波的幅值，U(l，k)表示最后3个工频周波的采样值子序列的基波 的幅值。
6. 根据权利要求5所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于，所述步 骤4)的详细步骤如下： 4. 1)取出当前的采样值序列|u(n)}的最新计算得到的次数高于三次的间谐波的总畸 变率UD (k)、UD (k-1)、UD (k-2)，k为采样值序列中最新采样值的序号； 4. 2)取出与UD(k)、UD(k-l)、UD(k-2)对应的半个工频周期前的次数高于三次的间谐波 的总畸变率 UD (k-50)、UD (k-51)、UD (k-52); 4. 3)将 UD (k)、UD (k-1)、UD (k-2)分别除以 UD (k-50)、UD (k-51)、UD (k-52)，分别得到 UD (k) /UD (k-50)、UD (k-1) /UD (k-51)、UD (k-2) /UD (k-52)，判断 UD (k) /UD (k-50)、UD (k-1) / UD (k-51)、UD (k-2) /UD (k-52)三个数值是否均小于预设的阈值，如果均小于预设的阈值则判 定已经熄弧；否则，判定尚未熄弧并跳转执行步骤2)。
7. 根据权利要求6所述的输电线路单相接地故障熄弧判定方法，其特征在于：所述预 设的阈值为0.2。
【文档编号】G01R31/08GK104280657SQ201410592448
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】潘志敏, 刘琨, 梁勇超, 黄纯, 江亚群, 罗勋华 申请人:国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司检修公司, 湖南大学