本发明属于电力系统继电保护，具体涉及一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法及系统。
背景技术：
1、城区配电网结构复杂，运行环境多变易发生各类故障，据统计，单相接地故障的概率达到了80％。当发生单相接地故障时，保护装置需迅速检测和辨识故障线路，并切除故障线路或故障区段，可有效避免带故障运行和故障范围扩大。然而，当过渡电阻达到几百乃至上千欧姆时，故障电流显著减小且幅值十分微弱，保护装置难以识别，致使故障电流难以躲过保护整定动作阈值，难以有效切除故障线路。城区人口众多，当配电网发生单相高阻接地故障时，极易造成人身危害并进一步扩大故障范围，造成难以估计的严重后果。因此，如何有效识别单相接地故障线路是该领域研究人员亟待解决的重要问题。
技术实现思路
1、为解决配电网单相接地故障选线难题，本发明提供一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法及系统。该方法在中性点零序电压突变越限时，在中性点分别外加两次不同频率的低压，定义高频比为两次外加频率的零序电流分量之比，进而发现故障线路和健全线路的高频比存在显著差异，因此，本发明通过设置阈值实现故障选线，该方法实现简单，适用性强，不受中性点接地方式的影响。此外，通过在中性点接入高频低压电压源，可以有效降低调控难度，且不受中性点接地方式的影响。
2、为此，本发明提供如下技术方案：
3、一方面，本发明提供的一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法，包括以下步骤：
4、s1：若配电网出现单相接地故障，在中性点依次接入不同频率的高频低压电压源，并采集不同频率的高频低压电压源下，所述配电网的各个线路的零序电流幅值；
5、s2：定义线路的高频比为不同频率下同一线路的零序电流幅值之比，进而计算各个线路的高频比；
6、s3：依据各个线路的高频比识别故障线路；
7、其中，故障线路的高频比小于健全线路的高频比。
8、可选地，步骤s3中依据设定的阈值，利用各个线路的高频比识别故障线路，其中，线路的高频比小于所述设定的阈值，对应线路为故障线路，否则，视为健全线路。
9、可选地，设定的阈值按照下述公式确定
10、
11、或
12、
13、式中，λset为设定的阈值，n为配电网的线路数量，ki为第i条线路的高频比，为所有线路高频比平均值，min(ki)为n个线路的高频比中最小高频比。
14、需要说明的是，上述两个公式确定的阈值均可以适用于本发明技术方案，基于上述公式可知，本发明提供的阈值是动态阈值，能够适应各种工况。其中，使用高频比均值的阈值公式为本发明实施例的最佳阈值，其阈值充分利用现有全部参数，可有效应对各种情况下的阈值整定，自适应调整阈值大小。
15、可选地，所述高频比表示为：
16、
17、式中，ki为线路i的高频比(i＝1,2,…,n)，n为配电网的线路数量，为一类高频下线路i的零序电流幅值，为另一类高频下线路i的零序电流幅值。
18、可选地，在中性点接入的两个高频低压电压源的电压幅值相等，且小于或等于150v；两个低压电压源的频率的取值范围分别为：100-150hz，300-450hz，且为了避免整数次谐波干扰，频率不为工频(50hz)倍数。
19、本发明技术方案优选在中性点接入不同频率的高频低压电压源分别为：频率为125hz、375hz，电压幅值均为150v的高频低压电压源。
20、其中，在中性点接入不同频率的高频低压电压源，选取频率相差3倍，幅值相等的两个电压源，接入电压源改变时，健全线路高频比随频率呈倍数正比变化，而故障线路收过渡电阻影响，变化规律与健全线路有差异。根据国标《电能质量：公用电网谐波》(gb/t14549-93)的要求，电压谐波畸变率不超过4％，经大量仿真综合考虑，选取频率为125hz、375hz，电压幅值均为150v的高频低压电压源。同时，125hz与375hz频率的选取可有效避免系统中电力电子设备中整数次谐波带来的测量干扰，有利于特定高频分量的测量。
21、可选地，配电网的单相接地故障的鉴别为：中性点零序电压突变越限且持续t时长，t时长是预设的时长阈值。
22、二方面，本发明提供一种基于所述单相接地故障检测方法的配电网系统，在配电网中设有高频低压电压源，其中，若配电网出现单相接地故障，在中性点依次接入不同频率的高频低压电压源。
23、三方面，本发明提供一种基于所述单相接地故障检测方法的配电网系统，包括：
24、监测模块，用于监测配电网是否出现单相接地故障；
25、数据采集模块，用于采集当配电网出现单相接地故障，在中性点依次接入不同频率的高频低压电压源后，在不同频率的高频低压电压源下，所述配电网的各个线路的零序电流幅值；
26、高频比计算模块，用于依据定义的线路高频比为不同频率下同一线路的零序电流幅值之比，进而计算各个线路的高频比；
27、故障鉴别模块，用于依据各个线路的高频比识别故障线路；其中，故障线路的高频比小于健全线路的高频比。
28、四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：
29、一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法的步骤。
30、有益效果
31、与现有方法相比，本发明的优点有：
32、本发明提供一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法，是利用健全线路和故障线路零序电流在不同高频下变化差异实现的选线方法。其中，本发明创造性的定义了高频比概念，即高频比为两次外加频率的零序电流分量之比，进而发现健全线路高频比与故障线路的高频比存在显著差异，例如当频率相差为3倍时，健全线路的高频比接近于3，而故障线路高频比明显小于3，二者构成显著差距的故障特征，因此，本发明技术方案利用高频比可以有效识别故障线路和健全线路，在较小的外加电压幅值可以保证系统正常运行时受外加电压影响较小，尤其是优选的125hz与375hz高频的选取可有效避免系统整数次谐波的干扰，耐过渡电阻可达5000ω，操作简答易于实施，且不受中性点接地方式的影响。
33、区别于传统的注入电流法对电流调控要求严格，调控难度大；注入特征信号法，虽然降低了调控难度，但耐过渡电阻能力有待提高。本发明技术方案通过在中性点接入高频低压电压源，通过设置特定的频率和幅值，可以有效降低调控难度，不需要像注入电流时需要计算精准注入电流的大小，只要控制电压在一定范围内即可实现故障选线，且不受中性点接地方式的影响。此外，高频可以提高微弱信号幅值，便于测量；而低压不会影响系统正常运行且容易实现。
1.一种外加高频低压电压源的单相接地故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s3中依据设定的阈值，利用各个线路的高频比识别故障线路，其中，线路的高频比小于所述设定的阈值，对应线路为故障线路，否则，视为健全线路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：设定的阈值按照下述公式确定
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高频比表示为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在中性点接入的两个高频低压电压源的电压幅值相等，且小于或等于150v；两个低压电压源的频率的取值范围分别为：100-150，300-450，且频率不为工频倍数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：配电网的单相接地故障的鉴别为：中性点零序电压突变越限且持续t时长，t时长是预设的时长阈值。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述方法的配电网系统，其特征在于：在配电网中设有高频低压电压源，其中，若配电网出现单相接地故障，在中性点依次接入不同频率的高频低压电压源。
8.一种基于权利要求1-6任一项所述方法的配电网系统，其特征在于：包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：
