具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1、图2和图3，为本发明的第一个实施例，提供了一种中性点非有效接地系统配电线路的自适应保护方法，包括：

S1：根据实时监测的配电线路的工频电气量进行故障选相，确定故障类型。其中需要说明的是，实时监测线路的工频电气量包括：

三相电压、三相电流、零序电压和零序电流。

单相接地故障发生后最显著的特征就是零序电压升高，但是没有过电流，但是，由于变电站同一母线出线的电压相同，所以当某条线路发生单相接地故障后，同一母线所有出线的零序电压都会升高；因此，当某条线路检测到零序电压升高，还需要借助行波极性判据判断单相接地故障是否发生在保护区内；三相短路故障最显著的特征就是三相电流同时升高；两相故障最显著的特征是故障相电流升高，健全相仍然是正常电流。

配电线路故障选相的流程如下：

(1)检测系统是否出现相过电流，出现相过电流，进入步骤(2)，否则，进入步骤(4)；

(2)出现相过电流后，检测是否为三相过电流，如果是三相过电流，则判断为三相短路故障；

(3)若果不是三相过电流，则判断为两相(接地)短路故障；

(4)若系统中无相过电流，则检测零序电压；

(5)若系统中出现了较大零序电压，则判断发生了单相接地故障。

根据故障选相的结果，有针对性的投入单相接地保护、两相(接地)短路保护、三相短路故障保护等配电线路保护。

S2：利用故障类型，针对性地投入单相接地保护、两相接地短路保护、三相短路保护配电线路保护措施。

S3：当单相接地故障时，则投入零模电压电流初始行波极性的行波保护。本步骤需要说明的是：

针对单相接地故障，投入零模电压电流初始行波极性的行波保护，实现单相接地故障有选择地隔离，单相接地保护以1MHz的采样频率对零模电压和零模电流进行高频采样，并使用小波变换对采样后的电压电流信号进行处理，得到零模电压/电流初始行波的模极大值，比较两者模极大值的极性，若极性相反，则判断故障在保护区内，延时一定时间后保护动作，进行跳闸或者告警，单相接地行波保护的动作判据为：

其中，U_0M为初始零模电压行波的模极大值，I_0M为初始零模电流行波的模极大值，Δt为保护从判断出单相接地故障开始的计时，ΔT_set1为行波保护时间整定值，从线路末端向线路首端逐级递增。

S4：当两相接地短路故障时，则投入工频电流电压信息和健全相电流突变信息的无通道保护。其中还需要说明的是：

针对两相故障，投入工频电流电压信息和健全相电流突变信息的无通道保护，实现两相故障快速有选择地双端隔离，在输电线路中，线路分段处通常会安装两个断路器和两套保护，一个断路器和一套保护负责正向故障，另一个断路器和另一套保护负责反向故障，但是在配电线路中，由于投资的限制，每个线路分段处只能安装一个断路器和一套保护，这个断路器和保护既要承担正向故障，也要承担反向故障的隔离任务；无通道保护利用负序方向元件进行故障方向的判定，当判断出正向故障时，说明保护在故障点电源侧，保护投入正向保护，即过电流保护和加速过电流保护，当判断出反向故障时，说明保护在故障点负荷侧，保护投入反向保护，即低电压保护和加速低电压保护。

正向故障保护中，加速过电流是指负荷侧继电器先跳闸后，电源侧的保护感受到健全相的相电流突变，加速本端动作，跳开断路器，加速过电流保护的动作判据为：

其中，i(n)为当前电流采样值，i(n-2N)为两个周波前的电流采样值，ΔI_set为电流突变量的整定值，t为计算电流突变量的时间窗，T为对端低电压保护的延时定值，Δt_set为时间窗；加速过电流保护动作定值的含义为在以对端断路器低电压保护动作时间为中心的时间窗内，检测到本端健全相电流发生超过定值的突变，则保护动作。

反向故障的保护中，包括低电压保护和加速低电压保护，低电压保护是指负荷侧保护检测到相电压低于整定值，且延时满足一定时间，保护动作，低电压保护的动作判据为：

其中，U为相电压有效值，U_set为相电压整定值，Δt为保护从判断出低电压开始的计时，ΔT_set3为低电压保护时间整定值，从线路首端向线路末端逐级递增。

加速低电压保护是指电源侧继电器动作跳闸后，负荷侧的保护感受到健全相的相电流跌落至0，加速本端动作，立即跳闸，加速低电压保护的动作判据为：

其中，I_a、I_a、I_a为三相电流有效值，I_min为线路最小负荷电流，加速低电压保护动作定值的含义为在以对端断路器过电流保护动作时间为中心的时间窗内，检测到本端三相电流跌落至接近于0(小于最小负荷电流)，则保护动作。

S5：当三相短路故障时，则投入利用快速断路器的小级差过电流保护。

针对三相故障，投入利用快速断路器的小级差过电流保护，实现三相短路故障电源侧快速有选择的隔离，小级差过电流保护的动作判据为：

其中，I为相电流有效值，I_set为相电流整定值，Δt为保护从判断出三相过电流开始的计时，ΔT_set2为过电流保护时间整定值，从线路末端向线路首端逐级递增，由于三相短路电流通常很大，需要快速跳闸，因此在现场应用中，I_set通常整定较大，ΔT_set2通常整定较小，快速断路器可以在较短时间内完成分闸操作，为缩短级差奠定了基础。

参照图2，本实施例还需要说明的是，配电线路故障选相流程包括以下步骤：

(1)实时监测线路的工频三相电压，三相电流，零序电压，零序电流；

(2)实时采集工频电气量，并计算其有效值，同时利用相序变换计算正序电流、负序电流和零序电流的有效值；

(3)判断零序电压是否超过整定值，若超过，进入步骤(5)，若没有，进入(7)；

(4)配电线路正常运行时零序电压有效值很小，接近于0，当系统零序电压有效值较大时，说明发生了接地故障，这时需要根据相电流的大小进一步判断接地故障属于单相接地故障还是两相接地故障，在本实例中，当零序电压有效值超过20V时，认为系统发生了接地故障；

(5)判断是否有相电流超过定值，若超过，判断为两相接地故障，若没有，判断为单相接地故障；

(6)中性点非有效接地系统发生单相接地故障后，由于系统没有完整的故障回路，因此系统的相电流不会显著增大，仍然维持故障前的水平，两相接地故障有完整的故障回路，因此故障后会出现显著的相电流增大，在本实例中，当相电流小于5A时，认为是单相接地故障，当相电流超过6.25A时，认为发生了两相接地故障；

(7)判断是否有过电流，若存在过电流，进入110；

(8)若没有出现较大幅值的零序电压而出现了过电流，说明系统出现了没有零序回路或者对称短路故障，需要进一步判断，在本实例中，当任一相电流大于5A时，既认为发生了短路故障；

(9)判断三相电流是否平衡，若三相电流平衡，则判断为三相短路故障，若三相电流不平衡，则判断为两相相间短路故障；

(10)此时还有两类故障需要区别，两相相间短路故障和三相短路故障，两者最显著的区别在于电流的平衡程度不同，三相短路由于属于对称故障，所以故障后三相电流相同，因此电流不平衡程度为0，两相相间短路属于不对称故障，故障后两故障相的相电流幅值很大，但是非故障相几乎维持故障前水平，因此本实例构造电路不平衡系数如下：

其中，不平衡系数R_i等于零序电流有效值加上负序电流有效值除以正序电流有效值，在本实例中，当电流不平衡系数大于0.2时，既认为发生了两相短路故障；反之则认为发生了三相短路故障。

参照图3，本实施例还需要说明的是，配电线路自适应保护流程还包括以下步骤：

(1)根据图2的示意，完成配电线路的故障选相，单相接地故障进入下一步，两相(接地)短路故障进入步骤(4)，三相短路故障进入步骤(8)；

(2)若故障选相的结果是单相接地故障，投入单相接地行波保护；

(3)高频采样零模电压/电流行波信号，利用小波变换得到初始零模电压/电流行波信号的模极大值，比较两者的极性，若两者模极大值极性相反且延时满足，保护动作，在本实例中，将初始零模电压/电流行波模极大值相乘，如果结果为负值，说明两者极性相反，故障在保护区内，延时时间根据保护安装位置不同而从线路末端向线路首端逐级递增，在本实例中，线路分为四段，保护安装在线路首段端，单相接地故障保护延时1.2s；

(4)若故障选相的结果是两接地故障或两相相间短路故障，投入无通道保护；

(5)利用负序电流元件判断故障方向，若是正向故障，投入过电流和加速过电流保护，若是反向故障，投入低电压和加速低电压保护；

(6)正向保护中，加速过电流保护需要在以对端低电压保护动作时刻为中心，直径为0.5s的时间窗内，检测健全相电流的突变量，在本实例中，相电流突变量的计算方法：

利用两个周波前的电流采样值减去当前电流采样值，并处以两个周波前的电流采样值，若电流突变量大于0.3，则说明对端低电压保护动作，本端加速过电流保护动作，隔离故障；

(7)反向保护中，加速低电压保护需要在以对端过电流保护动作时刻为中心，直径为0.5s的时间窗内，检测三相电流的幅值，在本实例中，当三相电流幅值均小于0.2A时，说明对端过电流保护已经动作，本端加速低电压保护动作，隔离故障；

(8)若故障选相的结果是三相短路故障，投入小级差过电流保护；

(9)小级差过电流保护与传统过电流保护相比最大区别在于级差较小，在本实例中，在本实例中，线路分为四段，保护安装在线路首段端，级差取值0.2s，三相短路故障保护延时0.6s。

优选的，本实施例还需要说明的是，当配电线路接地故障发生后，系统中形成了行波传播的零模回路，因此会产生零模行波，通过检测零模电压行波和零模电流行波的极性，可以判断接地故障是否发生在区内，这是单相接地行波保护的基本思想。

两相(接地)短路故障最显著的特征就是故障点电源侧会产生过电流，利用过电流特征和级差配合可以实现故障点电源侧有选择的隔离，这是过电流保护的基本原理；除了过电流特征外，故障点负荷侧的线路可以检测到低电压的特征，低电压保护也可以适用于配电线路的保护，过电流保护和低电压保护相互配合，原则上可以实现故障的电源侧和负荷侧双端隔离，但是由于靠近变电站的过电流保护延时较长，会出现上级变电站承受较长时间过电流的情况，无通道保护利用健全相的电流突变信息可以实现加速动作，配电线路发生不对称故障后，三相配电线路可以分为健全相和非健全相，当故障一端的断路器动作后，另一端可以感受到健全相电流的突变，利用该突变电流可以加速本端的动作，实现故障双端的快速隔离，这是无通道保护的基本思路，无通道保护可应用于两相短路和两相接地故障。

三相短路故障难以采用过电流保护实现有选择性跳闸的原因是断路器动作需要较长的时间，其保护级差通常需要0.2-0.3秒甚至更长，变电站馈线出口的过电流保护延时会达到1秒以上，超过变压器能忍受过电流的最长时间；快速断路器的出现加快了断路器动作时间，缩小了过电流保护级差，使得三相短路故障可以利用过电流保护实现有选择地故障隔离。

实施例2

为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统的有效接地系统配电线路控制适应保护方法与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，验证本发明方法所具有的真实效果。

传统的有效接地系统配电线路控制适应保护方法无法准确、稳定的对单相、两相及三相短路故障进行保护，为验证本发明方法相对传统方法具有较高的稳定性，本实施例中将采用传统的有效接地系统配电线路控制适应保护方法与本发明方法分别对仿真接地系统的配电线路进行实时测量对比。

测试环境：将仿真接地系统运行在仿真平台模拟运行并模拟三种短路故障模式下(单相短路故障、两相短路故障和三相短路故障)的应用场景，分别利用传统方法的控制适应保护方法进行任务运行测试并获得测试结果，采用本发明方法，则开启自动化测试设备并运用MATLB实现本发明方法的仿真测试，根据实验结果得到仿真数据，每种方法各测试十组数据，计算获得每组数据的误差值与仿真模拟输入的实际机器人运行参数并进行对比计算误差，结果如下表所示：

表1：稳定性对比数据表。

参照表1，能够直观的看出传统方法在三种短路故障模式下的仿真输出结果大于本发明方法输出的仿真结果，误差越大则稳定性越低，且传统方法耗时较长，由此，验证了本发明方法所具有的较高的稳定性。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。