基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法及系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111751659 A(43)申请公布日 2020.10.09

(21)申请号 202010603749.0(22)申请日 2020.06.29

(71)申请人 深圳供电局有限公司

地址 518000 广东省深圳市罗湖区深南东

路4020号电力调度通信大楼(72)发明人 王世祥　吴海涛　胡悦　罗文杰　(74)专利代理机构 深圳汇智容达专利商标事务

所(普通合伙) 44238

代理人 熊贤卿(51)Int.Cl.

G01R 31/08(2006.01)G01R 31/52(2020.01)G01R 19/175(2006.01)G01R 19/00(2006.01)H02H 7/04(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图3页

H02H 3/24(2006.01)

CN 111751659 A(54)发明名称

基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法及系统(57)摘要

本发明提供一种基于电网故障录波图判断

包括获取输电线路故录波器零相电流接线方法，

障录波图，其上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；若输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；根据输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。实施本发明，无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断录波器零相电流接线方式的问题。

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1.一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；

步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；

步骤S3、根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。

2.如权利要求1所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；

若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。

3.如权利要求2所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，其特征在于，所述输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大。

4.如权利要求2所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，其特征在于，所述母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。

5.一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，其特征在于，包括：输电线路故障录波图获取单元，用于获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；

接地故障检测单元，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；

零相电流接线方式判定单元，用于根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。

6.如权利要求5所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，其特征在于，所述零相电流接线方式判定单元包括：

第一接线判定模块，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；

第二接线判定模块，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。

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7.如权利要求6所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，其特征在于，所述输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大。

8.如权利要求6所述的基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，其特征在于，所述母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。

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基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法及系统

技术领域

[0001]本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法及系统。

背景技术

[0002]在电力系统中，录波器的模拟量需要通过外部接线方式获取，若在工程中施工人员对现场不熟悉或设计图纸的设计思路不了解，就有可能存在接线方式多样化，导致故障录波器所采集的录波图存在不一致的现象，因而根据录波图分析出来的结果也存在差异，会给故障判断带来很大影响。[0003]目前，录波器零相电流接线存在不一致情况，具体为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。在正常运行情况下，上述两种接线方式的三相电流都是基本平衡的，且零序电流很小，使得零序电流波动难以察觉。一旦电流系统的线路发生接地故障，就会出现零序电流突变，此时由于零序电流流入的极性端不一致，使得录波图显示的零序电流出现相位方向180°变化，容易导致分析出来的结果存在差异。[0004]然而，在现场实际工作中，施工人员面临诸多类型故障，若对现场接线不熟悉，则导致分析出来的结果五花八门，还常常在误导现象，最终需要派遣大量人员现场查找故障，浪费大量的人力物力。

[0005]为了解决现场技术人员无法快速判断录波器零相电流接线方式的问题，发明人提出了一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

发明内容

[0006]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断录波器零相电流接线方式的问题。[0007]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，所述方法包括以下步骤：[0008]步骤S1、获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；[0009]步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；[0010]步骤S3、根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。[0011]其中，所述步骤S3具体包括：

[0012]若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电

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流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；

[0013]若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。[0014]其中，所述输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大。[0015]其中，所述母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。

[0016]本发明实施例还提供了一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，包括：

[0017]输电线路故障录波图获取单元，用于获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；

[0018]接地故障检测单元，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；[0019]零相电流接线方式判定单元，用于根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。[0020]其中，所述零相电流接线方式判定单元包括：[0021]第一接线判定模块，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；[0022]第二接线判定模块，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。[0023]其中，所述输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大。[0024]其中，所述母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。[0025]实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0026]本发明通过识别输电线路故障录波图中输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中是否均存在突变的波形来检测接地故障是否存在，并在接地短路故障存在时，通过识别输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，直观的确定录波器零相电流接线方式，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断录波器零相电流接线方式的问题。

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附图说明

[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

[0028]图1为本发明实施例提供的录波器采用外部接入极性端方式的连接示意图；[0029]图2为本发明实施例提供的录波器采用外部接入非极性端方式的连接示意图；[0030]图3为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法的流程图；

[0031]图4为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法的应用场景中，录波器在输电线路存在B相接地故障时零相电流接线采用外部接入极性端方式所采集到的输电线路故障录波图；

[0032]图5为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法的应用场景中，录波器在输电线路存在B相接地故障时零相电流接线采用外部接入非极性端方式所采集到的输电线路故障录波图；

[0033]图6为本发明实施例提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线结构示意图。

具体实施方式

[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

[0035]发明人发现，录波器内部接线属于三相四线制接线，在采用外部接入极性端方式(如图1所示)时，一旦电力系统有B相接地故障发生时，外部感应电流在录波器中会从B相感应线圈极性端流入非极性端流出，再从N相非极性端流入极性端流出，从而在保护起动后，使得B相电流波形和零序电流波形出现突变并在同一突变起始时刻二者形成的相位差为180°，即在同一突变起始时刻B相电流波形中突变的波形与零序电流波形中突变的波形形成反向180°的相位变化。同时，在采用外部接入非极性端方式(如图2所示)时，一旦电力系统有B相接地故障发生时，外部感应电流在录波器中会从B相感应线圈极性端流入非极性端流出，再从N相极性端流入非极性端流出，从而在保护起动后，使得B相电流波形和零序电流波形出现突变并在同一突变起始时刻二者形成的相位差为0°，即在同一突变起始时刻B相电流波形中突变的波形与零序电流波形中突变的波形相位相同。[0036]根据上述发现，如图3所示，在本发明实施例中，发明人提出了一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法，所述方法包括以下步骤：[0037]步骤S1、获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；[0038]步骤S2、若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；[0039]步骤S3、根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为

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外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。[0040]具体过程为，在步骤S1中，通过录波器采集输电线路故障录波图并导入计算机设备中，使得计算机设备能随时调取各种输电线路故障录波图；其中，该输电线路故障录波图包括但不局限有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形等，如还包括保护开关量波形、线路电压波形。[0041]在步骤S2中，根据输电线路三相电流波形、母线三相电压波形的幅值变化来判定各相波形是否存在突变，以及零序电流波形和零序电压波形的幅值变化来判定波形是否存在突变；如，某一相电流波形幅值在某一段时间内突然增大，即电流曲线上波峰或波谷的位置超出原有曲线的波峰或波谷，则认定该相电流波形存在突变；又如，某一相电压波形幅值在某一段时间内突然减少，即电压曲线上波峰或波谷的位置落后原有曲线的波峰或波谷，则认定该相电压波形存在突变；

[0042]若输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在。其中，输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大；母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。[0043]在步骤S3中，待认定接地故障存在后，计算机设备对输电线路故障录波图上的各类突变波形进行识别，并可根据所识别的输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，直观的判断出录波器零相电流接线方式，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力。可以理解的是，通过人工也可以肉眼直接对输电线路故障录波图进行识别，直观的判断出录波器零相电流接线方式，整个过程也无需数学计算，简单直观，且省时省力。

[0044]上述直观判断判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式的具体过程如下：[0045](1)若输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；[0046](2)若输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。

[0047]应当说明的是，突变起始时刻为保护动作起动时刻，可以保护开关量波形来确定，也可以通过各突变的波形的瞬间时刻来确定。[0048]如图4和图5所示，对本发明实施例中提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线方法的应用场景做进一步说明：

[0049]该输电线路故障录波图包括保护开关量(包括起动、发信、收信、跳闸和合闸)波形、输电线路三相电流IA、IB、IC波形、母线三相电压UA、UB、UC波形、零序电流I0波形、零序电压U0波形和线路电压Ux波形。同时，为了读取方便，该输电线路故障录波图上标注有电压标度、电流标度和时间标度。[0050]在图4中，在输电线路B相IB通道中有突变的电流波形，在母线B相UB通道中有突变的电压波形、零序电流波形的I0通道中有突变的电流波形，以及在零序电压波形的U0通道

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中突变的电压波形，则认定出现输电线路出现B相接地故障。[0051]此时，由于输电线路B相IB通道中突变的电流波形和零序电流波形的I0通道中突变的电流波形在同一突变起始时刻(如保护开关量的起动波形中突变的瞬间时刻)二者形成的相位差为180°，均持续60毫秒后消失(原因保护跳闸出口切除开关)，因此判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式，如图1所示。[0052]在图5中，在输电线路B相IB通道中有突变的电流波形，在母线B相UB通道中有突变的电压波形、零序电流波形的I0通道中有突变的电流波形，以及在零序电压波形的U0通道中突变的电压波形，则认定出现输电线路出现B相接地故障。[0053]此时，由于输电线路B相IB通道中突变的电流波形和零序电流波形的I0通道中突变的电流波形在同一突变起始时刻(如保护开关量的起动波形中突变的瞬间时刻)二者形成的相位差为0°，均持续60毫秒后消失(，原因保护跳闸出口切除开关)，因此判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式，如图2所示。[0054]如图6所示，为本发明实施例中，提供的一种基于电网故障录波图判断录波器零相电流接线系统，包括：

[0055]输电线路故障录波图获取单元110，用于获取输电线路故障录波图，所述输电线路故障录波图上形成有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形和零序电压波形；

[0056]接地故障检测单元120，用于接地故障检测单元，用于若所述输电线路三相电流波形、所述母线三相电压波形、所述零序电流波形及所述零序电压波形中均存在突变的波形，则认定接地故障存在；

[0057]零相电流接线方式判定单元130，用于根据所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式或外部接入非极性端方式。[0058]其中，所述零相电流接线方式判定单元130包括：[0059]第一接线判定模块1301，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为0°，则判定录波器零相电流接线为外部接入非极性端方式；[0060]第二接线判定模块1302，用于若所述输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与所述零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差为180°，则判定录波器零相电流接线为外部接入极性端方式。[0061]其中，所述输电线路三相电流波形中突变的各相输电线路电流波形对比各自突变之前的输电线路电流波形的幅值均增大。[0062]其中，所述母线三相电压波形中突变的各相母线电压波形对比各自突变之前的母线电压波形的幅值均减小。[0063]实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0064]本发明通过识别输电线路故障录波图中输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流波形及零序电压波形中是否均存在突变的波形来检测接地故障是否存在，并在接地短路故障存在时，通过识别输电线路三相电流波形中突变的任一相输电线路电流波形与零序电流波形中突变的波形在同一突变起始时刻的相位差，直观的确定录波器零相电

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流接线方式，整个过程无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断录波器零相电流接线方式的问题。[0065]值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0066]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

[0067]以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

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