本發(fā)明涉及故障定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法。

背景技術(shù)：

受自然環(huán)境、線(xiàn)路架空距離低等因素影響，配電網(wǎng)中常發(fā)生經(jīng)非理想導(dǎo)體的單相高阻接地故障，如導(dǎo)線(xiàn)跌落在草地、馬路、沙地、水塘等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，高阻接地約占到接地故障總數(shù)的5-10％。法國(guó)諧振接地系統(tǒng)有超過(guò)12％的接地故障為高阻接地故障。由于高阻接地故障電流小(一般為a級(jí))、故障點(diǎn)不穩(wěn)定等原因，當(dāng)配電線(xiàn)路發(fā)生永久性高阻接地故障后難以被檢測(cè)到，使得系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間帶故障運(yùn)行，這可能導(dǎo)致相間故障或短路故障，擴(kuò)大故障范圍。因此當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生高阻故障后，需要快速的定位到故障區(qū)段并做出相應(yīng)隔離措施。特別是對(duì)于諧振接地系統(tǒng)，由于消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償作用，故障線(xiàn)路故障區(qū)段工頻電流和健全區(qū)段相比沒(méi)有明顯故障特征等原因，諧振接地系統(tǒng)的高阻接地故障定位仍然是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，諧振接地方式配電網(wǎng)中發(fā)生單相(小電流)接地故障時(shí)，在故障線(xiàn)路選擇基礎(chǔ)上，確定故障點(diǎn)距離或故障區(qū)段，可以進(jìn)一步縮小故障查找和修復(fù)時(shí)間，將成為諧振接地故障檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)、重點(diǎn)?，F(xiàn)有的針對(duì)低阻接地故障區(qū)段定位方法可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是主動(dòng)式定位方法，利用一次設(shè)備動(dòng)作產(chǎn)生較大的擾動(dòng)電流或者利用人工直接向系統(tǒng)注入特定電流調(diào)節(jié)消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償度，根據(jù)零序電流變化量確定故障區(qū)段；另一類(lèi)是被動(dòng)式定位方法，利用接地故障過(guò)渡過(guò)程中的暫態(tài)信號(hào)幅值比較、極性比較、功率方向等原理進(jìn)行故障定位。現(xiàn)有的低阻(金屬性)接地故障定位尚未完全解決，且均不適用于高阻接地故障，因此更是無(wú)暇顧及關(guān)于故障電氣量特征不明顯的高阻接地故障定位技術(shù)的研究，所以鮮少見(jiàn)到相關(guān)的研究報(bào)道。

對(duì)于諧振接地系統(tǒng)，工頻電流自身無(wú)明顯故障特征無(wú)法直接用以故障檢測(cè)(工頻電流有功分量理論上可行，但含量較小、易受tv/ta傳變特性影響，實(shí)用存在較大困難)?，F(xiàn)有技術(shù)中有選取投影系數(shù)最大的檢測(cè)點(diǎn)下游區(qū)段為故障區(qū)段的，由于故障點(diǎn)上游各檢測(cè)點(diǎn)投影系數(shù)為較小的正數(shù)且相差不大，很容易受干擾導(dǎo)致定位錯(cuò)誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法，解決了高阻接地故障在諧振接地系統(tǒng)中的定位難題、有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障時(shí)采用以下方法進(jìn)行故障定位，包括：

步驟一，變電所終端啟動(dòng)，選擇故障線(xiàn)路，并將選線(xiàn)結(jié)果和故障線(xiàn)路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

步驟二，當(dāng)零模電壓或零模電流突變量超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，各饋線(xiàn)終端啟動(dòng)，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

步驟三，主站接收變電所終端和饋線(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對(duì)零序電壓ub、故障線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電流i0j數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，對(duì)健全線(xiàn)路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

步驟四，將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流向母線(xiàn)暫態(tài)零序電壓做投影，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)；

步驟五，計(jì)算各區(qū)段上下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段。

系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障的判斷方法為：終端在線(xiàn)采集母線(xiàn)零序電流及零序電壓ub，當(dāng)母線(xiàn)零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障。

uth1＝15v，uth2＝90v。

計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t的方法為：

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用故障點(diǎn)上游各檢測(cè)點(diǎn)投影系數(shù)為正數(shù)，下游各檢測(cè)點(diǎn)投影系數(shù)為負(fù)數(shù)，這一特點(diǎn)，選擇區(qū)段兩側(cè)檢測(cè)點(diǎn)投影系數(shù)之差最大的區(qū)段為故障區(qū)段，有效的避免了干擾問(wèn)題。

本發(fā)明利用高阻接地故障過(guò)渡過(guò)程中消弧線(xiàn)圈與系統(tǒng)對(duì)地電容間并聯(lián)諧振產(chǎn)生的暫態(tài)電氣量實(shí)現(xiàn)故障定位將具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為諧振接地系統(tǒng)高阻接地故障定位技術(shù)研究提供一個(gè)全新的思路，有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為一種典型配網(wǎng)自動(dòng)化定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為選線(xiàn)流程框圖；

圖3為典型配電線(xiàn)路仿真模型；

圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別為圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為30ω的高阻接地故障時(shí)各候選監(jiān)測(cè)點(diǎn)電流母線(xiàn)電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對(duì)比；

圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)分別為圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為1500ω的高阻接地故障時(shí)各候選監(jiān)測(cè)點(diǎn)電流母線(xiàn)電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對(duì)比。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

i、如圖1所示是本發(fā)明依賴(lài)的故障定位系統(tǒng)，由安裝于變電站內(nèi)部的站內(nèi)終端(諧振接地故障選線(xiàn)裝置)、安裝于線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的線(xiàn)路終端(ftu)、安裝于主控室的諧振接地故障定位主站及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。該定位系統(tǒng)具體工作流程如下：

1)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)工作流程

線(xiàn)路中的饋線(xiàn)終端一直處于對(duì)線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電流和零序電壓(有條件時(shí))信號(hào)采樣的狀態(tài)，并將零序電壓采樣信號(hào)或零序電流變化量的與裝置啟動(dòng)門(mén)檻值進(jìn)行比較判斷母線(xiàn)零序電壓幅值是否處于uth1＜ub＜uth2時(shí)(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，判斷是否符合裝置啟動(dòng)條件；選線(xiàn)裝置負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)母線(xiàn)零序電壓和各條饋線(xiàn)出口零序電流信號(hào)，正常工作時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，并將零序電壓的采樣值與裝置啟動(dòng)門(mén)檻值進(jìn)行比較，判斷線(xiàn)路中是否有故障發(fā)生；定位主站負(fù)責(zé)接收饋線(xiàn)終端和選線(xiàn)裝置上報(bào)的故障數(shù)據(jù)，并進(jìn)行故障定位，正常工作時(shí)會(huì)對(duì)饋線(xiàn)終端和選線(xiàn)裝置進(jìn)行狀態(tài)查詢(xún)，避免裝置退出工作狀態(tài)。

2)故障時(shí)系統(tǒng)工作流程

線(xiàn)路中發(fā)生諧振接地故障時(shí)，線(xiàn)路饋線(xiàn)終端根據(jù)零序電流變化量或零序電壓(有條件時(shí))信號(hào)啟動(dòng)，記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)三個(gè)周波的故障零序電壓電流信號(hào)，并將帶有時(shí)間標(biāo)簽的故障數(shù)據(jù)上報(bào)至定位主站；選線(xiàn)裝置根據(jù)母線(xiàn)處零序電壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)母線(xiàn)零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(shí)(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，啟動(dòng)裝置，并記錄母線(xiàn)處零序電壓、各條饋線(xiàn)母線(xiàn)出口處的零序電流信號(hào)、故障持續(xù)時(shí)間、故障發(fā)生時(shí)間、故障線(xiàn)路、故障相等故障數(shù)據(jù)，并將故障數(shù)據(jù)作相應(yīng)的轉(zhuǎn)化上報(bào)至定位主站；定位主站負(fù)責(zé)接收選線(xiàn)裝置和饋線(xiàn)終端上報(bào)的故障數(shù)據(jù)，并根據(jù)如下步驟進(jìn)行故障區(qū)段定位，如圖2所示。

a.當(dāng)母線(xiàn)零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(shí)(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動(dòng)，選擇故障線(xiàn)路，并將選線(xiàn)結(jié)果和故障線(xiàn)路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

b.當(dāng)零模電壓或零模電流突變量超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，各饋線(xiàn)終端啟動(dòng)，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

c.主站接收變電所終端和饋線(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對(duì)零序電壓ub、故障線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電流i0j數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，對(duì)健全線(xiàn)路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流向母線(xiàn)暫態(tài)零序電壓做投影，根據(jù)下述公式計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

e.計(jì)算各區(qū)段上下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段。

ii、基于圖3所示中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的混合線(xiàn)路模型，設(shè)置線(xiàn)路5區(qū)域2發(fā)生高阻接地故障，驗(yàn)證上述算法的有效性。

(一)發(fā)生30ω的高阻接地故障

a.當(dāng)母線(xiàn)零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(shí)(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動(dòng)，選擇故障線(xiàn)路5，并將選線(xiàn)結(jié)果和故障線(xiàn)路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

b.當(dāng)零序電壓或零序電流突變量超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，各饋線(xiàn)終端啟動(dòng)，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站，如圖4(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對(duì)零序電壓ub、故障線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電流i0j數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，如圖4(b)所示，對(duì)健全線(xiàn)路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流向母線(xiàn)暫態(tài)零序電壓做投影，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影分量如圖4(c)所示，根據(jù)下述公式計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

p01_t＝2.5e-03；p02_t＝2.6e-03；p03_t＝-1.3e-04；p04_t＝-6.4e-05；

e.計(jì)算各區(qū)段上下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

p01_t-p02_t＝-0.1e-03；p02_t-p03_t＝2.7e-03；p03_t-p03_t＝-1.2e-04

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段，區(qū)段2為故障區(qū)段。

(二)發(fā)生1500ω的高阻接地故障

a.當(dāng)母線(xiàn)零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(shí)(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動(dòng)，選擇故障線(xiàn)路5，并將選線(xiàn)結(jié)果和故障線(xiàn)路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站；

b.當(dāng)零序電壓或零序電流突變量超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，各饋線(xiàn)終端啟動(dòng)，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報(bào)主站，如圖5(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對(duì)零序電壓ub、故障線(xiàn)路各監(jiān)測(cè)點(diǎn)零序電流i0j數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，如圖5(b)所示，對(duì)健全線(xiàn)路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流向母線(xiàn)暫態(tài)零序電壓做投影，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影分量如圖5(c)所示，根據(jù)下述公式計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

p01_t＝1.3e-04；p02_t＝1.5e-04；p03_t＝-3.3e-05；p04_t＝-1.6e-05；

e.計(jì)算各區(qū)段上下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

p01_t-p02_t＝-0.2e-03；p02_t-p03_t＝1.8e-03；p03_t-p03_t＝-1.9e-05

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段，區(qū)段2為故障區(qū)段。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。