基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，在各線路出口及分支處安裝接地故障檢測裝置，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，選定頻帶將每條線路在零序網(wǎng)絡(luò)中簡化為一電容模型，利用接地故障檢測裝置測量的零序電壓、零序電流求解電容值；后依據(jù)得到的電容值的正負(fù)來判斷故障點是否在該區(qū)段內(nèi)，最后判斷計算電容值為負(fù)且離母線最遠(yuǎn)者為故障點所在區(qū)段，該方法原理簡單，易于實現(xiàn)，能夠快速、可靠地進(jìn)行故障區(qū)段定位，該方法既可用于中性點不接地配電系統(tǒng)，也可用于中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電系統(tǒng)。
【專利說明】基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)故障區(qū)段定位的方法，具體涉一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電網(wǎng)與用戶直接相連，其可靠性在很大程度上決定了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。提高配電網(wǎng)的供電可靠性是提高電力系統(tǒng)供電可靠性的重要研究內(nèi)容。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)線路多采用輻射供電方式，分支點處無斷路器和控制設(shè)備，恢復(fù)供電所需時間長，影響了配電網(wǎng)供電的可靠性。近年來，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，“自愈”將成為電網(wǎng)的基本功能，而故障區(qū)段定位作為自愈的基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)的重要研究內(nèi)容。
[0003]我國配電網(wǎng)大多采用中性點小電流接地方式,受中性點接地方式、配電網(wǎng)規(guī)模、過渡電阻等因素的影響，故障選線問題一直沒有得到圓滿解決，區(qū)段定位更無從談起。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生相間故障時會產(chǎn)生較大的短路電流，其區(qū)段定位易于實現(xiàn)。但發(fā)生單相接地故障時短路電流小，流過故障和非故障線路的電流變化僅為對地電容電流的變化。特別當(dāng)系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地，且采用過補(bǔ)償方式工作時，利用工頻量的變化難于區(qū)分故障線路與非故障線路。故對于經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)只能采用暫態(tài)量進(jìn)行選線，且單相接地時，接地電容電流的暫態(tài)分量可能比穩(wěn)態(tài)值大幾倍到幾十倍。
[0004]基于暫態(tài)信號的選線方法靈敏度較高且不受消弧線圈的影響，但現(xiàn)有方法大多有待完善。在現(xiàn)有的利用暫態(tài)量方法中，首半波法是基于單相接地故障發(fā)生在故障相電壓接近最大值附近這一假設(shè)條件，而在相電壓過零附近故障時，暫態(tài)量微弱，難于滿足要求。小波分析法雖然可以比較精確的提取故障信號，但也存在一些問題，如該方法對微變量過于敏感，抗干擾能力差；當(dāng)故障點經(jīng)大過渡電阻接地時，該方法不能進(jìn)行。行波法由于故障后行波波頭難于準(zhǔn)確捕捉，且采樣頻率要求高等因素，難于實現(xiàn)?；谝陨戏N種因素可以看出，小電流接地系統(tǒng)的選線問題一直是沒有解決好的問題，而區(qū)段定位研究成果更無從談起，所以研究故障區(qū)段定位方法將會對配電網(wǎng)的智能化帶來重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]該定位方法包括以下步驟:通過選定首容性頻帶將每條線路在零序網(wǎng)絡(luò)中簡化成電容模型，在指定的電壓參考方向以及電流參考方向下利用線路測量點處的零序電壓和零序電流求解電容值，依據(jù)所述電容值的正負(fù)判斷故障點是否在電容值所對應(yīng)測量點的后方線路上，從而實現(xiàn)故障點的區(qū)段定位。
[0008]若與某測量點Tp對應(yīng)的電容值為負(fù)，則判定故障點在測量點Tp的后方線路上。
[0009]所述電壓參考方向為測量點相對于地，電流參考方向為由母線到線路。
[0010]所述首容性頻帶為150Hz?600Hz。[0011]所述定位方法的具體步驟包括:
[0012]步驟一:系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，在線路測量點處對零序電壓以及零序電流進(jìn)行同步采樣，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采樣得到的零序電壓以及零序電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；
[0013]步驟二:對所述數(shù)字量進(jìn)行頻帶為150Hz~600Hz的帶通濾波處理，獲得對應(yīng)于頻帶的零序電流分量和零序電壓分量，用兩點數(shù)值微分公式求取零序電壓分量的導(dǎo)數(shù)值，然后利用零序電流分量與所述導(dǎo)數(shù)值的比值并結(jié)合最小二乘算法識別出對應(yīng)的電容值；
[0014]步驟三:從電容值為負(fù)的區(qū)段中選擇出距離變電站最遠(yuǎn)的區(qū)段，所述距離變電站最遠(yuǎn)的區(qū)段為故障區(qū)段。
[0015]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0016]本發(fā)明所述基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，利用首容頻段的思想，通過求取由線路簡化的電容模型所對應(yīng)的電容值作為故障區(qū)段定位的依據(jù)，該方法原理簡單，易于實現(xiàn)，能夠快速、可靠地進(jìn)行故障區(qū)段定位，該方法既可用于中性點不接地配電系統(tǒng),也可用于中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一個有η條出線的小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后對應(yīng)的零序網(wǎng)絡(luò)。
[0018]圖2為首容性頻帶里單相接地故障的零序等效簡化網(wǎng)絡(luò)圖。
[0019]圖3為首容性頻帶里單相接地故障時故障點前方的零序簡化網(wǎng)絡(luò)。
[0020]圖4為IOkv配電系統(tǒng)模型。
[0021]圖5為中性點不接地配電系統(tǒng)區(qū)段I (故障線路)與區(qū)段2 (健全線路)計算電容的波形比較。
[0022]圖6為經(jīng)消弧線圈接地的配電系統(tǒng)區(qū)段I (故障線路)與區(qū)段2 (健全線路)計算電容的波形比較。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0024]一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，具體介紹如下:
[0025]配網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，在首容頻段內(nèi)，健全線路和故障點后方線路的零序模型可等效為一電容，此時其零序電流與零序電壓的導(dǎo)數(shù)之間是一比例系數(shù)為正的正比例函數(shù)；而對故障線路而言，其零序模型由系統(tǒng)背側(cè)的電路構(gòu)成，在首容頻段內(nèi)亦可等效為一電容，但在指定參考方向下，其零序電流與零序電壓導(dǎo)數(shù)之間為比例系數(shù)為負(fù)的比例函數(shù)。
[0026]參見圖1，開關(guān)K控制中性點接地方式為中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地
Ccix分別為線路X電阻、電感、電容參數(shù)，i0x表示線路X的零序電流(X=I~η)。故障點位于第i條線路上時，線路在故障點兩邊的部分各用一個模型表示，其中Rc LmXm為故障點前方與母線間線路參數(shù)。uM表示故障點處的等效零序電壓源，3L表示消弧線圈的電感，Rf表示接地故障時的過渡電阻，4表示故障點與母線之間線路上的零序電流，i0i表示故障點后方線路的零序電流，k表示消弧線圈上的零序電流，Utl表示母線上的零序電壓。通過圖1表示的故障發(fā)生后線路的零序網(wǎng)絡(luò)可簡化為如圖2所示的簡化模型。
[0027]參見圖ZAciks (k=l~η)表示各健全線路和故障線路故障點后方部分的零序等效電容值，IVLc-Ccif為故障點前方與母線間線路參數(shù)，Utlf表示故障點處的等效零序電壓源，3L表示消弧線圈的電感，Cms表示故障點后方線路的零序等效電容值。
[0028]在簡化模型的基礎(chǔ)可進(jìn)一步簡化，參見圖3，開關(guān)K打開和閉合分別對應(yīng)中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地，R0f>L0f,C0f為故障點前方與母線間線路參數(shù)，Ch為所有健全線路等效的總的電容，Utlf表示故障點處的等效零序電壓源，3L表示消弧線圈的電感。
[0029]對于健全線路和故障點后方線路有:
【權(quán)利要求】
1.一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于，該定位方法包括以下步驟:通過選定首容性頻帶將每條線路在零序網(wǎng)絡(luò)中簡化成電容模型，在指定的電壓參考方向以及電流參考方向下利用線路測量點處的零序電壓和零序電流求解電容值，依據(jù)所述電容值的正負(fù)判斷故障點是否在電容值所對應(yīng)測量點的后方線路上，從而實現(xiàn)故障點的區(qū)段定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于:若與某測量點Tp對應(yīng)的電容值為負(fù)，則判定故障點在測量點Tp的后方線路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于:所述電壓參考方向為測量點相對于地，電流參考方向為由母線到線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于:所述首容性頻帶為150Hz?600Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于參數(shù)識別的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于:所述定位方法的具體步驟包括: 步驟一:系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，在線路測量點處對零序電壓以及零序電流進(jìn)行同步采樣，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采樣得到的零序電壓以及零序電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字量； 步驟二:對所述數(shù)字量進(jìn)行頻帶為150Hz?600Hz的帶通濾波處理，獲得對應(yīng)于頻帶的零序電流分量和零序電壓分量，用兩點數(shù)值微分公式求取零序電壓分量的導(dǎo)數(shù)值，然后利用零序電流分量與所述導(dǎo)數(shù)值的比值并結(jié)合最小二乘算法識別出對應(yīng)的電容值； 步驟三:從電容值為負(fù)的區(qū)段中選擇出距離變電站最遠(yuǎn)的區(qū)段，所述距離變電站最遠(yuǎn)的區(qū)段為故障區(qū)段。
【文檔編號】G01R31/08GK103454555SQ201310335128
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】宋國兵, 馬志賓, 靳幸福, 寧榮, 冉孟兵, 劉健 申請人:西安交通大學(xué), 陜西電力科學(xué)研究院