CN102253307A - 一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法，该方法将配电网进行区段划分后，搭建配电网故障定位软硬件系统。当判断出配电网发生永久性接地故障时，执行故障定位程序，逐步进行数据采集，实现故障选相、故障选线、故障选段。本发明能逐步精确地实现故障定位，具有较高的可靠性及准确性，且顺应配网自动化的建设，节约了设备成本和主站的数据存储空间，定位速度快，同时适用于传统配电网及含分布式电源的配电网。

Description

一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法

技术领域：

本发明涉及检测故障的方法，具体涉及一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法。

背景技术：

在我国，35kV及以下电压等级的配电网，属于小电流接地系统。此外，电网发展趋势之一——分布式电源的接入，改变了原有的潮流分布，对配电网结构和运行规律产生了重大影响。

在配电网中，单相接地故障占线路总故障的70％-80％。对于小电流接地系统，当发生单相接地故障时，故障电流很小，对设备以及人身的危害小，并且三相间的线电压基本保持不变，不影响对负载供电。但是，故障相对地电压降为0(金属性接地)，健全相对地电压升高为线电压，即为原来的

倍。若长期运行，将使健全相绝缘薄弱处发生对地击穿，有可能造成两相或三相接地故障。因此，当故障发生后，应尽快确定接地点位置。定位越准确，故障排除越迅速，越有利于保证电网的安全可靠运行。

目前，针对小电流接地系统单相接地故障定位问题的研究很多，但绝大多数方法集中在故障选线水平上，较少涉及故障馈线上的选段技术，且不适用于含分布式电源的配电网。此外，多数定位方法需要在电力系统中安装额外的故障选线设备，这样一方面会引入谐波，另一方面增加了设备成本。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种故障定位方法，使其适用于含分布式电源的配电网。

1.一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1).将配电网进行区段划分；

(2).在变电站低压侧母线处安装单相电压互感器；在各馈线始端安装零序电流互感器、零序电压互感器及监测器；在全封闭区段两个端点处安装零序电流互感器及监测器；其中，各馈线始端是指与变电站连接的馈线端点。

(3).测量变电站低压侧母线单相对地电压值，根据电压大小判断配电网此时是否发生永久性接地故障，若发生，则转至步骤(4)；

(4).运行故障定位主程序，进行故障定位。

2.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(1)的所述区段划分，根据被保护设备的类型，分为母线区段、线路区段、变压器区段；根据区段各端点处是否都需要安装监测器，分为全封闭区段和半封闭区段。

3.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)的所述监测器包括DSP模块和GPRS通信模块；单相电压互感器为全封闭浇注式单相电压互感器；零序电流互感器为LXK系列开合式零序电流互感器；零序电压互感器为电磁式三相电压互感器。

4.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)的所述永久性接地故障的判定方法为：根据变电站低压侧母线上A、B、C三相对地电压大小来判定，如果某两相对地电压超过正常工作电压的30％，另一相对地电压低于正常工作电压的35％，且这种状态在15秒内不能自行消除，即判定该配电网系统发生了永久性接地故障，且电压较低的相即为故障相。其中，正常的工作电压是指按变电站低压侧电压等级划分的电压。

5.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)的所述故障定位主程序包括：

1).运行故障选线子程序，确定出故障馈线；

2).运行故障选段子程序，从故障馈线上确定出故障区段。

6.如权利要求5所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(1)的所述故障选线子程序包括如下步骤：

①采集所有馈线始端的零序电流幅值，选出其中电流幅值最大的2～4条作为疑似故障馈线。

②采集疑似故障馈线始端零序电流及零序电压的相位，二者进行比较，若零序电流超前零序电压90°，则为非故障馈线；若零序电流滞后零序电压90°，则为故障馈线。

7.如权利要求5所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)的所述故障选段子程序包括如下步骤：

a).采集故障馈线上各个监测器的零序电流值，以靠近变电站侧为起点，沿着馈线延伸方向，零序电流值呈现逐段升高至最大值后迅速减小的规律，那么以最大值为起点，减小后的值为终点的区段即为故障区段；上述零序电流值变化规律不明显，则转至步骤b)；其中，零序电流值变化规律不明显是指，零序电流值逐段升高至最大值后迅速减小的变化趋势不存在。

b).采集故障馈线上各个监测器的零序电流相位，并进行比较，若某区段始端与末端零序电流方向相反，则为故障区段，若始端与末端零序电流相位变化不大，则为非故障区段。

8.如权利要求7所述的故障定位方法，其特征在于，所述电流相位变化不大是指某区段始端与末端零序电流相位变化在正负50°之内。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明针对含分布式电源的配电网进行研究，利用其发生单相接地故障后零序量显著增大的突出特征进行故障定位。方法响应速度快、可靠性高，可借助配电网自动化的建设，不需要安装额外故障选线设备，且仅采集必要的数据，逐步精确地实现故障定位，节约了设备成本和主站的存储空间。另外，除故障选线外，能进一步实现故障选段，提高了定位精度。且同时适用于传统配电网及含分布式电源的配电网，弥补了当前在含分布式电源的配电网故障定位方面的技术欠缺。

附图说明

图1为本发明用于典型含分布式电源的配电网中的故障定位方法实施例结构示意图。

图2为本发明提供的主程序流程图。。

图3为故障选线子程序流程图。

图4为故障选段子程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

利用图1所示的10kV配电网结构，本实施例包括以下步骤：

第一步，将该配电网划分为18个区段。其中，S0、S2、S4、S8为需保护的母线区段，S1、S3、S7、S9、S10、S12、S13、S15、S16为需保护的线路区段，S17为需保护的变压器区段。由于被保护区段端点处需要安装监测点，可知，S0、S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10、S12、S13、S15、S16、S17为全封闭区段，S5、S6、S11、S14、S18为半封闭区段。

第二步，在变电站低压侧母线S0处安装单相电压互感器；在各馈线(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9)始端安装零序电流互感器、零序电压互感器及监测终端；在全封闭区段(S0、S1、S2、S3、S4、S7、S8、S9、S10、S12、S13、S15、S16、S17)端点处安装零序电流互感器及监测终端。该步骤在数据采集平台建设完备的配电网中可省略。

所述的单相电压互感器是指全封闭浇注式单相电压互感器；所述的零序电流互感器为LXK系列开合式零序电流互感器；所述的零序电压互感器为电磁式三相电压互感器，通过三相电压互感器的开口三角测量系统的零序电压；所述的监测终端是指以DSP为核心的，并带有GPRS通讯模块的监测器。

第三步，采集变电站低压侧母线S0单相对地电压值，以25s的周期循环判断配电网此时是否发生永久性接地故障。通过从某一时刻起的采集值发现，S0上A、B两相对地电压超过正常值(10kV)的30％，C相对地电压低于正常值(10kV)的35％，且这种状态持续时间超过15s而不自行消除，即判定该配电网系统发生了永久性接地故障，且C相为故障相，进入第四步。

第四步，运行故障定位主程序，包括：

首先，运行故障选线子程序，如图3所示。

(1)采集各馈线(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9)始端的零序电流幅值，选出其中最大的2条作为疑似故障馈线，此例中为L7、L8。

(2)采集馈线L7、L8始端的零序电流及零序电压相位，并进行比较。其中，馈线L7的零序电流超前零序电压90°，为非故障馈线，L8的零序电流滞后零序电压90°，为故障馈线。

故，确定出L8为故障馈线。

之后，运行故障选段子程序，如图4所示。

采集故障馈线L8上各个监测终端(M19、M20、M21、M22、M23、M24)的零序电流值。由于L8末端DG接入的影响，沿馈线延伸方向，零序电流值先增大后迅速减小的规律，并不明显。为此，采集L8上各个监测终端的零序电流相位，比较发现，M19、M20、M21、M22、M23的零序电流相位相差不大，而与M24相差近180°，故M23与M24所夹的区段发生了单相接地故障，即变压器T2发生了单相接地故障。

故，馈线L8上的M23-M24区段(即变压器T2)发生了C相接地故障，实现故障定位。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种含分布式电源的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1).将配电网进行区段划分；

(2).在变电站低压侧母线处安装单相电压互感器；在各馈线始端安装零序电流互感器、零序电压互感器及监测器；在全封闭区段两个端点处安装零序电流互感器及监测器；

(3).测量变电站低压侧母线单相对地电压值，根据电压大小判断配电网此时是否发生永久性接地故障，若发生，则转至步骤(4)；

(4).运行故障定位主程序，进行故障定位。

2.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(1)的所述区段划分，根据被保护设备的类型，分为母线区段、线路区段、变压器区段；根据区段各端点处是否都需要安装监测器，分为全封闭区段和半封闭区段。

3.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)的所述监测器包括DSP模块和GPRS通信模块；单相电压互感器为全封闭浇注式单相电压互感器；零序电流互感器为LXK系列开合式零序电流互感器；零序电压互感器为电磁式三相电压互感器。

4.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)的所述永久性接地故障的判定方法为：根据变电站低压侧母线上A、B、C三相对地电压大小来判定，如果某两相对地电压超过正常工作电压的30％，另一相对地电压低于正常工作电压的35％，且这种状态在15秒内不能自行消除，即判定该配电网系统发生了永久性接地故障，且电压较低的相即为故障相。

5.如权利要求1所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)的所述故障定位主程序包括：

1).运行故障选线子程序，确定出故障馈线；

2).运行故障选段子程序，从故障馈线上确定出故障区段。

6.如权利要求5所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(1)的所述故障选线子程序包括如下步骤：

①采集所有馈线始端的零序电流幅值，选出其中电流幅值最大的2～4条作为疑似故障馈线。

②采集疑似故障馈线始端零序电流及零序电压的相位，二者进行比较，若零序电流超前零序电压90°，则为非故障馈线；若零序电流滞后零序电压90°，则为故障馈线。

7.如权利要求5所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)的所述故障选段子程序包括如下步骤：

a).采集故障馈线上各个监测器的零序电流值，以靠近变电站侧为起点，沿着馈线延伸方向，零序电流值呈现逐段升高至最大值后迅速减小的规律，那么以最大值为起点，减小后的值为终点的区段即为故障区段；上述零序电流值变化规律不明显，则转至步骤b)；

b).采集故障馈线上各个监测器的零序电流相位，并进行比较，若某区段始端与末端零序电流方向相反，则为故障区段，若始端与末端零序电流相位变化不大，则为非故障区段。

8.如权利要求7所述的故障定位方法，其特征在于，所述电流相位变化不大是指某区段始端与末端零序电流相位变化在正负50°之内。

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