專利名稱：配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測電纜、傳輸線或網(wǎng)絡(luò)中的故障的方法，特別是一種配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法。
背景技術(shù)：
單相接地是配電網(wǎng)的首要故障形式，占到故障總數(shù)的80%左右，如考慮發(fā)生頻率更高、易被忽略的瞬時(shí)性接地故障，其所占的比例就更高。中壓配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，需要進(jìn)行的確定故障線路(故障選線)、確定故障位置(故障定位)，故障區(qū)段的自動隔離(自適應(yīng)跳閘)，目的是切除故障，避免停電或減少停電次數(shù)與停電時(shí)間，提高供電可靠性。故障選線技術(shù)分為早期的不接地系統(tǒng)選線技術(shù)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)選線技術(shù)和·近期新技術(shù)。早期的小電流接地系統(tǒng)多為不接地方式，其故障選線產(chǎn)品也多基于單純的故障工頻零序電流的幅值或者基于單純的電流流向(極性)關(guān)系原理，但選線效果仍然不佳。例如幅值越限法以本線路對地零序電容電流為門檻，當(dāng)故障零序電流超過門檻時(shí)確定為故障線路，缺點(diǎn)是檢測靈敏度低。群體比幅比相法對所有出線的故障電流先比較幅值，選擇幅值較大的線路比較其極性確定故障線路，相比單純的幅值比較法、極性比較法效果好，但仍不適用于兩出線系統(tǒng)。電流(功率)方向法比較線路故障工頻零序電流和零序電壓的相位關(guān)系，當(dāng)電流(功率)流向母線時(shí)確定為故障線路，不需要其它線路信息有自居性，可適用兩出線系統(tǒng)。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)選線技術(shù)是利用故障電流中的諧波分量和有功分量實(shí)現(xiàn)選線的方法，然而由于故障產(chǎn)生的諧波電流不僅取決于系統(tǒng)中有無諧波源以及諧波源的大小、各諧波源間的相位關(guān)系，還與故障位置有著密切的關(guān)系，故障電流中的諧波含量幅值較小(一般小于10%)且不穩(wěn)定。同時(shí)其易受弧光接地和間歇性接地故障影響，檢測靈敏度低，實(shí)際應(yīng)用效果不理想，已被逐步放棄。所述的新技術(shù)是指主動式選線方法，利用專用一次設(shè)備或其它一次設(shè)備動作配合改變一次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生較大的工頻附加電流，或者利用信號注入設(shè)備向系統(tǒng)中注入特定電流信號。主動式選線技術(shù)可包括信號注入法、殘流增量法、中電阻法、小擾動法等。其一般的實(shí)現(xiàn)方案為(1)變電站終端監(jiān)測零序電壓信號，當(dāng)發(fā)生接地故障且持續(xù)超過一定時(shí)間、確認(rèn)為永久接地故障后，調(diào)整設(shè)備狀態(tài)或向系統(tǒng)注入信號；(2)選線裝置監(jiān)測各出線電流信號，選擇工頻電流幅值增量或注入電流信號最大的線路為故障線路。主動式方法的選線效果均較早期技術(shù)有了明顯的提高。部分技術(shù)和設(shè)備的選線成功率可達(dá)859^95%，然而該技術(shù)需要往電網(wǎng)注入特定信號，且需要其他高壓一次設(shè)備動作配合，因此具有一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種選線成功率高、適應(yīng)性廣、安全性高的配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法。
本發(fā)明的目的是通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)的配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其要點(diǎn)在于，包括如下步驟(I)提供一種零序電壓檢測單元，檢測零序電壓值，當(dāng)零序電壓值發(fā)生變動，則啟動選線程序；(2)提供一種數(shù)據(jù)采集單元，其實(shí)時(shí)采集設(shè)定區(qū)域內(nèi)的每條線路出口的暫態(tài)電流值 iok(t)，(3)提供一種數(shù)據(jù)處理單元，其接收采集到的暫態(tài)電流值Itlk⑴，并進(jìn)行計(jì)算處理將込⑴進(jìn)行變換計(jì)算，以獲得其幅值Itlk，其中Im = ^jl^ i;, (Ddi，其中T為暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間； (4)進(jìn)一步將所獲得的每個暫態(tài)電流幅值進(jìn)行比較處理，獲得暫態(tài)電流幅值最大的Itlk,該最大暫態(tài)電流幅值所對應(yīng)的線路標(biāo)記為預(yù)處理故障線路；(5)在數(shù)據(jù)處理單元中進(jìn)一步計(jì)算預(yù)處理故障線路的出線暫態(tài)電流極性的比較系數(shù) Pkm:Pkm，其中k表示第k條線路為預(yù)處理故障線路，m表示除預(yù)處
理故障線路之外的其他第m條線路，i0ffl(t)為該第m條線路的出線暫態(tài)電流值；(6)當(dāng)Pkm>0表明iok(t)和i0m(t)同極性,重新返回步驟(2);當(dāng)Pta〈0則表明iok(t)和icJt)反極性，此時(shí)該預(yù)處理故障線路標(biāo)記為故障線路，并進(jìn)行存儲。電力系統(tǒng)在任何兩個穩(wěn)態(tài)之間都存在過渡(暫態(tài))過程，會產(chǎn)生豐富的暫態(tài)信號。對于小電流接地故障，相比于故障產(chǎn)生的工頻穩(wěn)態(tài)電流，其過渡過程就顯得格外強(qiáng)烈，相應(yīng)的其故障暫態(tài)電流幅值也顯得格外大，最大可達(dá)數(shù)百安培。因此，可利用系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)信號來進(jìn)行選線。區(qū)域電網(wǎng)中，故障點(diǎn)故障上游(母線側(cè))檢測點(diǎn)的零序電流為所有健全線路對地分布電容電流與該檢測點(diǎn)到母線之間線路分布電容電流之和，其零序電流從線路流向母線，隨到母線距離的增加幅值不斷增加。一般而言，靠近故障點(diǎn)的檢測點(diǎn)其零序電流幅值是整個系統(tǒng)中最大的。對于各出線口的零序電流，故障線路幅值最大(等于所有健全線路之和)、流向(極性)和健全線路相反，存在明顯的故障特征，因此用于實(shí)現(xiàn)故障選線。由于單純的暫態(tài)電流幅值比較法在母線接地時(shí)會導(dǎo)致誤選，而單純的暫態(tài)電流極性比較法在存在較短健全線路時(shí)，小信號極易受到干擾影響而誤選。因此需要借鑒工頻電流中的群體比幅比相思路，構(gòu)造暫態(tài)電流的群體比幅比相選線方法。即，對所有出線的暫態(tài)電流先比較幅值，選擇幅值較大的線路再比較其極性確定故障線路。因此本發(fā)明所述配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法具有如下技術(shù)特點(diǎn)由于暫態(tài)電流幅值大(一般大于100A，過零故障仍有明顯的暫態(tài)信號)，因此抗干擾能力強(qiáng)，選線成功率高，不受不穩(wěn)定電弧影響，且弧光接地和間歇性接地時(shí)檢測更可靠；適應(yīng)性廣，不受消弧線圈影響，可適用于不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高阻接地系統(tǒng)，以及架空線路或電纜線路，也可適用電纜架空混合線路，零序電流可通過普通零序CT獲得，也可通過三相CT合成，適用各種電壓等級的配電系統(tǒng)；延續(xù)被動式選線的優(yōu)勢，即具有較高的安全性，只接入電壓信號和電流信號，不附加其它高壓一次設(shè)備，也不需要其它一次設(shè)備配合，對一次系統(tǒng)無任何影響，且施工便利，可不停電安裝及維護(hù)。
本發(fā)明可以進(jìn)一步具體為當(dāng)Pta>0，則將所設(shè)定區(qū)域內(nèi)的其他線路的暫態(tài)電流值代入極性比較系數(shù)的公式中，如果所有線路的極性相同，則表示母線接地故障，將母線標(biāo)記為故障線路，并進(jìn)行存儲。這樣，就可以檢測出母線接地故障的情況，完全避免在母線接地故障時(shí)產(chǎn)生的誤選問題。數(shù)據(jù)采集單元每周波采樣點(diǎn)數(shù)大于100個點(diǎn)。由于對于穩(wěn)定性接地故障，暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間較短(一般在2ms之內(nèi))，需要裝置具有實(shí)時(shí)采樣能力，同時(shí)暫態(tài)信號頻率高，裝置要有較高的采樣速率，每周波采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于100方能夠保證數(shù)據(jù)的精確度。 綜上所述，本發(fā)明提供了一種配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，借鑒工頻電流中的群體比幅比相思路，構(gòu)造暫態(tài)電流的群體比幅比相選線方法，對所有出線的暫態(tài)電流先比較幅值，選擇幅值較大的線路再比較其極性確定故障線路。其優(yōu)勢在于，抗干擾能力強(qiáng)，選線成功率高，適應(yīng)性廣；延續(xù)被動式選線的優(yōu)勢，具有較高的安全性，施工便利，可不停電安裝及維護(hù)。
具體實(shí)施例最佳實(shí)施例配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，包括如下步驟(I)提供一種零序電壓檢測單元，檢測零序電壓值，當(dāng)零序電壓值發(fā)生變動，則啟動選線程序；(2)提供一種數(shù)據(jù)采集單元，其實(shí)時(shí)采集設(shè)定區(qū)域內(nèi)的每條線路出口的暫態(tài)電流值^a)，數(shù)據(jù)采集單元每周波采樣點(diǎn)數(shù)大于loo個點(diǎn)；( 3 )提供一種數(shù)據(jù)處理單元，其接收采集到的暫態(tài)電流值Itlk (t)，并進(jìn)行計(jì)算處理將込⑴進(jìn)行變換計(jì)算，以獲得其幅值Itlk，其中Im =指j: ☆辦，其中T為暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間；(4)進(jìn)一步將所獲得的每個暫態(tài)電流幅值進(jìn)行比較處理，獲得暫態(tài)電流幅值最大的Itlk,該最大暫態(tài)電流幅值所對應(yīng)的線路標(biāo)記為預(yù)處理故障線路；(5)在數(shù)據(jù)處理單元中進(jìn)一步計(jì)算預(yù)處理故障線路的出線暫態(tài)電流極性的比較系數(shù) Pkm:Pkm，其中k表示第k條線路為預(yù)處理故障線路，m表示除預(yù)處
理故障線路之外的其他第m條線路，i0ffl(t)為該第m條線路的出線暫態(tài)電流值；(6)當(dāng)Pkm>0表明iQk(t)和iQm(t)同極性，則將所設(shè)定區(qū)域內(nèi)的其他線路的暫態(tài)電流值代入極性比較系數(shù)的公式中，如果所有線路的極性相同，則表示母線接地故障，將母線標(biāo)記為故障線路，并進(jìn)行存儲；(7)當(dāng)Pkm〈0則表明iQk(t)和iQm(t)反極性，此時(shí)該預(yù)處理故障線路標(biāo)記為故障線路，并進(jìn)行存儲。在硬件結(jié)構(gòu)上由零序電壓檢測單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元以及通訊單元組成小電流接地故障選線裝置，提供FTU作為故障的直接檢測設(shè)備安裝于線路各個檢測點(diǎn)處，其與選線裝置通過GPRS/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)或電力光纖專網(wǎng)等有限網(wǎng)絡(luò)與定位主站通信，定位主站安裝于控制中心。小電流接地故障選線裝置按母線分組接入母線三相電壓、母線零序電壓和線路零序電流，系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，完成母線三相電壓、母線零序電壓和線路暫態(tài)電流的數(shù)據(jù)采集與記錄，并將記錄的數(shù)據(jù)上傳控制主機(jī)，控制主機(jī)選線后將結(jié)果通過裝置的開關(guān)量輸出。控制主機(jī)使用Windows操作系統(tǒng),其上運(yùn)行小電流接地故障分析系統(tǒng)軟件，該軟件主要完成小電流接地故障選線裝置記錄數(shù)據(jù)的收集、存儲，故障波形的顯示，實(shí)時(shí)自動選線并將結(jié)果顯示、上報(bào)，可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)報(bào)、選線、選相?？刂浦鳈C(jī)同時(shí)還可以充當(dāng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，供遠(yuǎn)程讀取變電站內(nèi)的故障數(shù)據(jù)使用。發(fā)生小電流接地故障時(shí)，選線裝置采集母線處的零序電壓與各出線的暫態(tài)零模電流，利用幅值、極性、功率方向等方法確定故障線路，并將其通過通信網(wǎng)絡(luò)上報(bào)定位主站。FTU根據(jù)相間短路故障和小電流接地故障分別產(chǎn)生的電壓、電流信號中的工頻和暫態(tài)分量的特征，將故障信息通過通信網(wǎng)絡(luò)上報(bào)至自動定位系統(tǒng)主站。定位主站根據(jù)選線裝置的結(jié)果先確定故障線路，再根據(jù)FTU上報(bào)的結(jié)果確定故障所在區(qū)段。本發(fā)明未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
1.配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其特征在于，包括如下步驟(1)提供一種零序電壓檢測單元，檢測零序電壓值，當(dāng)零序電壓值發(fā)生變動，則啟動選線程序；(2)提供一種數(shù)據(jù)采集單元，其實(shí)時(shí)采集設(shè)定區(qū)域內(nèi)的每條線路出口的暫態(tài)電流值iok(t)，(3)提供一種數(shù)據(jù)處理單元，其接收采集到的暫態(tài)電流值^α)，并進(jìn)行計(jì)算處理將 iok(t)進(jìn)行變換計(jì)算，以獲得其幅值Itlk,其中
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其特征在于，當(dāng)Pkm>0，則將所設(shè)定區(qū)域內(nèi)的其他線路的暫態(tài)電流值代入極性比較系數(shù)的公式中，如果所有線路的極性相同，則表示母線接地故障，將母線標(biāo)記為故障線路，并進(jìn)行存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其特征在于，數(shù)據(jù)采集單元每周波采樣點(diǎn)數(shù)大于100個點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種探測電纜、傳輸線或網(wǎng)絡(luò)中的故障的方法，特別是一種配網(wǎng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其借鑒工頻電流中的群體比幅比相思路，構(gòu)造暫態(tài)電流的群體比幅比相選線方法，對所有出線的暫態(tài)電流先比較幅值，選擇幅值較大的線路再比較其極性確定故障線路，并進(jìn)一步的，根據(jù)暫態(tài)電流極性的判斷，可確定母線接地故障。其優(yōu)勢在于，抗干擾能力強(qiáng)，選線成功率高，適應(yīng)性廣；延續(xù)被動式選線的優(yōu)勢，具有較高的安全性，施工便利，可不停電安裝及維護(hù)。
文檔編號G01R31/08GK103018630SQ20121049276
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者李天友, 李偉新, 江仰鑒, 彭偉, 彭暉, 吳靖, 林月慶 申請人:福建省電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 福建省電力有限公司廈門電業(yè)局