本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)單相接地故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法。
背景技術(shù):
隨著用電需求的不斷增加,35kv及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)的線(xiàn)路越來(lái)越長(zhǎng),分支線(xiàn)路越來(lái)越多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,線(xiàn)路故障率也比較高,成為影響供電網(wǎng)可靠性的核心問(wèn)題。盡管微機(jī)繼電保護(hù)裝置能夠檢測(cè)和切除短路故障,以暫態(tài)法原理為代表的新一代小電流接地選線(xiàn)裝置能夠檢測(cè)和切除接地故障,但是,目前只能定位到故障線(xiàn)路,還無(wú)法精確定位故障點(diǎn)。
目前,故障點(diǎn)定位基本上都需要人工現(xiàn)場(chǎng)查找,往往需要耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間,直接影響配電網(wǎng)的可靠供電能力和供電質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法,具體技術(shù)方案如下:
一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法包括以下步驟:
(1)小電流接地選線(xiàn)裝置采集故障時(shí)刻的母線(xiàn)零序電壓和各條線(xiàn)路首端零序電流;
(2)故障指示器采集故障時(shí)刻的故障電流峰值信號(hào)和零序電流信號(hào);
(3)小電流接地選線(xiàn)裝置選出故障線(xiàn)路:
1)計(jì)算各條線(xiàn)路零序電流暫態(tài)高頻分量,記零序電流幅值為val(i)(j),相位為phas(i)(j),其中i表示線(xiàn)路號(hào),i=1,2,...,n;j表示頻率次數(shù),j=5,...,60,比較各條線(xiàn)路各頻率次數(shù)對(duì)應(yīng)的零序電流幅值val(i)(j),找到其中的最大值max{val(i)(j)},對(duì)應(yīng)的j值即為特征頻率fs,各條線(xiàn)路的零序電流在特征頻率fs下的幅值即為特征分量,記各條線(xiàn)路的特征分量幅值為val(i)(fs),特征分量的相位值為phas(i)(fs);
2)將各條線(xiàn)路的特征分量幅值val(i)(fs)按從大到小排序,并以首線(xiàn)路l1的特征分量的相位值phas(1)(fs)為參考,計(jì)算其它各條線(xiàn)路的特征分量的相位與首線(xiàn)路l1的特征分量的相位的相位差,記為ph(i),即
ph(i)=phas(i)(fs)-phas(1)(fs);
若
3)在步驟2)中所得的所有f(i)值中,如果有且僅有一條線(xiàn)路的f(i)值與其它線(xiàn)路不同,記該條線(xiàn)路為lx,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)滿(mǎn)足:
則判定線(xiàn)路lx為接地線(xiàn)路,其中k1值為整定值可靠系數(shù),取值范圍為0.7~0.9;
4)提取故障線(xiàn)路lx的零序電流峰值幅值ip_line,零序電流基波幅值val_line(1)、零序電流5次諧波幅值val_line(5);
(4)小電流接地選線(xiàn)裝置收集故障線(xiàn)路lx上的故障指示器采集的特征信號(hào):
小電流接地選線(xiàn)裝置向故障線(xiàn)路lx上所有的故障指示器下發(fā)數(shù)據(jù)召喚指令,故障線(xiàn)路lx上的故障指示器收到小電流接地選線(xiàn)裝置下發(fā)的數(shù)據(jù)召喚指令后,從步驟(2)中采集的信號(hào)量中提取故障電流峰值信號(hào)ip_fi(s)、零序電流信號(hào)的基波幅值val_fi(s)(1)和零序電流信號(hào)的基波相位pha_fi(s)(1)、零序電流5次諧波幅值val_fi(s)(5)和零序電流5次諧波相位pha_fi(s)(5),s為故障線(xiàn)路lx上的故障指示器的編號(hào),從線(xiàn)路首端到末端依次編號(hào),s=1,2,3…m,m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
(5)單相接地故障定位判斷:
1)判據(jù)1:
判據(jù)1適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng);其中ip_line為故障線(xiàn)路lx的零序電流峰值幅值,ip_line為經(jīng)過(guò)零序互感器傳變后的二次值,krel1為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,ip_fi(1)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的故障電流峰值信號(hào)幅值的最大值,ip_fi(1)為一次值;
2)判據(jù)2:
判據(jù)2適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng);其中val_fi(1)(1)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的零序電流信號(hào)的基波幅值,為一次值,krel2為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,val_line(1)為故障線(xiàn)路lx的零序電流基波幅值;
3)判據(jù)3:
判據(jù)3適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),val_fi(1)(5)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的零序電流5次諧波幅值,為一次值;krel3為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,val_line(5)為故障線(xiàn)路lx的零序電流5次諧波幅值;
4)對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),如果滿(mǎn)足判據(jù)1的條件,且滿(mǎn)足判據(jù)2或判據(jù)3,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之后,繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)故障點(diǎn)定位;否則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第一組故障指示器之前;
對(duì)于消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),如果同時(shí)滿(mǎn)足判據(jù)1和判據(jù)3的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之后,繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)故障點(diǎn)定位;否則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之前;
5)判據(jù)4:
判據(jù)4適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),其中,
其中m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
6)判據(jù)5:
判據(jù)5適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),其中,
其中m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
7)對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),如果滿(mǎn)足判據(jù)4的條件或者判據(jù)5的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第p組故障指示器之后;如果p≠q,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第q組故障指示器之后;如果判據(jù)4、判據(jù)5都不滿(mǎn)足條件,則判為故障定位失??;
對(duì)于消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),為了避免消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償電流影響,只采用判據(jù)5判斷故障線(xiàn)路lx上故障點(diǎn)位置,如果滿(mǎn)足判據(jù)5的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第q組故障指示器之后,否則判定故障定位失敗。
進(jìn)一步,步驟(1)中的采樣速率不低于25.6khz。
進(jìn)一步,步驟(2)中所述故障指示器每隔1~2km在不同單相線(xiàn)路相對(duì)設(shè)置3個(gè);在不同單相線(xiàn)路相對(duì)設(shè)置的3個(gè)故障指示器為一組故障指示器;所述故障指示器包括3個(gè)采集單元、1個(gè)匯集單元,3個(gè)采集單元分別與1個(gè)匯集單元連接;所述故障電流峰值信號(hào)由全電流信號(hào)經(jīng)過(guò)低頻截止頻率為150hz的高通濾波電路后采集得到;零序電流信號(hào)由故障指示器的3個(gè)采集單元采集的相電流信號(hào)經(jīng)過(guò)匯集單元合成得到。
進(jìn)一步,步驟(3)中特征分量提取采用數(shù)據(jù)窗法,以步驟(1)中各條線(xiàn)路首端零序電流采樣值中的最大值所發(fā)生的對(duì)應(yīng)時(shí)刻t為中心取一周波數(shù)據(jù),對(duì)該數(shù)據(jù)窗進(jìn)行傅里葉計(jì)算,得到該條線(xiàn)路每個(gè)頻率次數(shù)的零序電流幅值val(i)(j)和及其相位phas(i)(j),找到其中的零序電流的最大幅值max{val(i)(j)},其對(duì)應(yīng)的頻率j即為特征頻率fs。
進(jìn)一步,步驟(4)中小電流接地選線(xiàn)裝置是通過(guò)gprs的通信方式向故障線(xiàn)路lx上所有的故障指示器下發(fā)數(shù)據(jù)召喚指令。
本發(fā)明提出的一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法,綜合暫態(tài)原理小電流接地選線(xiàn)裝置與線(xiàn)路上故障指示器采集的信息,可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障精確定位,有利于現(xiàn)場(chǎng)故障查找,提高配網(wǎng)故障處理效率,較少停電時(shí)間,提升配電網(wǎng)供電可靠性。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確定位配電網(wǎng)單相接地故障,小電流接地選線(xiàn)裝置采用暫態(tài)信號(hào)特征頻帶選線(xiàn)理論,選線(xiàn)準(zhǔn)確率達(dá)98%以上,可準(zhǔn)確捕捉暫態(tài)信號(hào),可實(shí)現(xiàn)故障分析和溯源,同時(shí)支持負(fù)荷在線(xiàn)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)和分析。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
研究發(fā)現(xiàn):(1)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,故障線(xiàn)上,從母線(xiàn)至故障點(diǎn)處,越靠近故障點(diǎn),各處零序電流越大;(2)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,故障線(xiàn)上,從故障點(diǎn)到線(xiàn)路末端,越靠近故障點(diǎn),各處零序電流越大;(3)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,線(xiàn)路首端零序電流小于故障點(diǎn)上游故障指示器采集零序電流,顯著大于故障點(diǎn)下游的零序電流;(4)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,故障點(diǎn)上游的零序電流相位與故障點(diǎn)下游的零序電流相位相反;(5)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中,故障點(diǎn)上游的零序電流全部受到消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償電流影響,(1)、(3)、(4)所述結(jié)論可能不再滿(mǎn)足;(6)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中,故障點(diǎn)下游的零序電流特征仍然與結(jié)論(2)一致;(7)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中,首容性頻段內(nèi)的暫態(tài)分量基本不受消弧線(xiàn)圈影響,結(jié)論(1)至(4)仍然成立。根據(jù)這些特征,本發(fā)明提供了一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法,具體技術(shù)方案如下:
一種基于小電流接地選線(xiàn)裝置的配電網(wǎng)接地故障定位方法包括以下步驟:
(1)小電流接地選線(xiàn)裝置采集故障時(shí)刻的母線(xiàn)零序電壓和各條線(xiàn)路首端零序電流,采樣速率不低于25.6khz,以保證不失真地捕捉接地瞬間零序電流暫態(tài)信號(hào);
(2)故障指示器采集故障時(shí)刻的故障電流峰值信號(hào)和零序電流信號(hào);故障指示器每隔1~2km在不同單相線(xiàn)路相對(duì)設(shè)置3個(gè);在不同單相線(xiàn)路相對(duì)設(shè)置的3個(gè)故障指示器為一組故障指示器;故障指示器包括3個(gè)采集單元、1個(gè)匯集單元,3個(gè)采集單元分別與1個(gè)匯集單元連接;故障電流峰值信號(hào)由全電流信號(hào)經(jīng)過(guò)低頻截止頻率為150hz的高通濾波電路后采集得到,有效濾除50hz的負(fù)荷電流信號(hào);零序電流信號(hào)由故障指示器的3個(gè)采集單元采集的相電流信號(hào)經(jīng)過(guò)匯集單元合成得到。
(3)小電流接地選線(xiàn)裝置選出故障線(xiàn)路:
1)計(jì)算各條線(xiàn)路零序電流暫態(tài)高頻分量,記零序電流幅值為val(i)(j),相位為phas(i)(j),其中i表示線(xiàn)路號(hào),i=1,2,...,n;j表示頻率次數(shù),j=5,...,60,比較各條線(xiàn)路各頻率次數(shù)對(duì)應(yīng)的零序電流幅值val(i)(j),找到其中的最大值max{val(i)(j)},對(duì)應(yīng)的j值即為特征頻率fs,各條線(xiàn)路的零序電流在特征頻率fs下的幅值即為特征分量,記各條線(xiàn)路的特征分量幅值為val(i)(fs),特征分量的相位值為phas(i)(fs);
2)將各條線(xiàn)路的特征分量幅值val(i)(fs)按從大到小排序,并以并以首線(xiàn)路l1的特征分量的相位值phas(1)(fs)為參考,計(jì)算其它各條線(xiàn)路的特征分量的相位與首線(xiàn)路l1的特征分量的相位的相位差,記為ph(i),即
ph(i)=phas(i)(fs)-phas(1)(fs);
若
3)在步驟2)中所得的所有f(i)值中,如果有且僅有一條線(xiàn)路的f(i)值與其它線(xiàn)路不同,記該條線(xiàn)路為lx,且其對(duì)應(yīng)的特征分量幅值val(x)(fs)滿(mǎn)足:
則判定線(xiàn)路lx為接地線(xiàn)路,其中k1值為整定值可靠系數(shù),取值范圍為0.7~0.9;
4)提取故障線(xiàn)路lx的零序電流峰值幅值ip_line,零序電流基波幅值val_line(1)、零序電流5次諧波幅值val_line(5);
(4)小電流接地選線(xiàn)裝置收集故障線(xiàn)路lx上的故障指示器采集的特征信號(hào):
小電流接地選線(xiàn)裝置通過(guò)gprs的通信方式向故障線(xiàn)路lx上所有的故障指示器下發(fā)數(shù)據(jù)召喚指令,故障線(xiàn)路lx上的故障指示器收到小電流接地選線(xiàn)裝置下發(fā)的數(shù)據(jù)召喚指令后,從步驟(2)中采集的信號(hào)量中提取故障電流峰值信號(hào)ip_fi(s)、零序電流信號(hào)的基波幅值val_fi(s)(1)和零序電流信號(hào)的基波相位pha_fi(s)(1)、零序電流5次諧波幅值val_fi(s)(5)和零序電流5次諧波相位pha_fi(s)(5),s為故障線(xiàn)路lx上的故障指示器的編號(hào),從線(xiàn)路首端到末端依次編號(hào),s=1,2,3…m,m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
(5)單相接地故障定位判斷:
1)判據(jù)1:
判據(jù)1適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng);其中ip_line為故障線(xiàn)路lx的零序電流峰值幅值,ip_line為經(jīng)過(guò)零序互感器傳變后的二次值,krel1為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,ip_fi(1)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的故障電流峰值信號(hào)幅值的最大值,ip_fi(1)為一次值;
2)判據(jù)2:
判據(jù)2適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng);其中val_fi(1)(1)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的零序電流信號(hào)的基波幅值,為一次值,krel2為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,val_line(1)為故障線(xiàn)路lx的零序電流基波幅值;
3)判據(jù)3:
判據(jù)3適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),val_fi(1)(5)為故障線(xiàn)路lx上靠近母線(xiàn)的第一組故障指示器采集的零序電流5次諧波幅值,為一次值;krel3為可靠系數(shù),取值范圍為0.9~1.2,kct為故障線(xiàn)路lx得零序電流互感器變比,按實(shí)際變比值整定,val_line(5)為故障線(xiàn)路lx的零序電流5次諧波幅值;
4)對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),如果滿(mǎn)足判據(jù)1的條件,且滿(mǎn)足判據(jù)2或判據(jù)3,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之后,繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)故障點(diǎn)定位;否則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第一組故障指示器之前;
對(duì)于消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),如果同時(shí)滿(mǎn)足判據(jù)1和判據(jù)3的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之后,繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)故障點(diǎn)定位;否則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上的第一組故障指示器之前;
5)判據(jù)4:
判據(jù)4適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),其中,
其中m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
6)判據(jù)5:
判據(jù)5適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),其中,
其中m為故障線(xiàn)路lx上安裝的故障指示器的總數(shù);
7)對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),如果滿(mǎn)足判據(jù)4的條件或者判據(jù)5的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第p組故障指示器之后;如果p≠q,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第q組故障指示器之后;如果判據(jù)4、判據(jù)5都不滿(mǎn)足條件,則判為故障定位失敗;
對(duì)于消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),為了避免消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償電流影響,只采用判據(jù)5判斷故障線(xiàn)路lx上故障點(diǎn)位置,如果滿(mǎn)足判據(jù)5的條件,則認(rèn)為故障線(xiàn)路lx上的故障點(diǎn)位于故障線(xiàn)路lx上第q組故障指示器之后,否則判定故障定位失敗。
進(jìn)一步,步驟(3)中特征分量提取采用數(shù)據(jù)窗法,以步驟(1)中各條線(xiàn)路首端零序電流采樣值中的最大值所發(fā)生的對(duì)應(yīng)時(shí)刻t為中心取一周波數(shù)據(jù),對(duì)該數(shù)據(jù)窗進(jìn)行傅里葉計(jì)算,得到該條線(xiàn)路每個(gè)頻率次數(shù)的零序電流幅值val(i)(j)和及其相位phas(i)(j),找到其中的零序電流的最大幅值max{val(i)(j)},其對(duì)應(yīng)的頻率j即為特征頻率fs。
本發(fā)明不局限于以上所述的具體實(shí)施方式,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。