CN102944813B - 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法 - Google Patents

一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102944813B
CN102944813B CN201210479994.0A CN201210479994A CN102944813B CN 102944813 B CN102944813 B CN 102944813B CN 201210479994 A CN201210479994 A CN 201210479994A CN 102944813 B CN102944813 B CN 102944813B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactive power
frequency component
transient state
power frequency
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210479994.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102944813A (zh
Inventor
薛永端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG KEHUI POWER AUTOMATION CO Ltd
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN201210479994.0A priority Critical patent/CN102944813B/zh
Publication of CN102944813A publication Critical patent/CN102944813A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102944813B publication Critical patent/CN102944813B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法，当零序电压幅值超过定值后，选取幅值最大的若干条线路作为故障候选线路，依次对故障候选线路进行无功功率特征频段内暂态分量和工频分量流向一致性判断；无功功率暂态分量与工频分量流向不一致的线路为故障线路，当所有候选线路的无功功率暂态分量与工频分量流向均一致时则为母线接地故障。该选线方法同时利用故障产生的暂态和工频信息，不受电压互感器（TV），电流互感器（TA）极性影响，不需添加额外装置，具有自居特点，适用性更强。

Description

一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法
技术领域
本发明涉及一种小电流接地故障选线方法，适用于谐振接地系统，属于配电网故障检测领域。
背景技术
我国6～35kV中压配电网多采用小电流接地方式，为了城市美观方便及特殊地形的需要使电缆铺设范围越来越广，所以系统对地电容电流日益增大，促使谐振接地电网所占的比重越来越大。
谐振接地系统发生单相接地故障时，消弧线圈的电感与系统对地电容构成并联谐振回路，使系统零序阻抗接近无限大，消弧线圈提供的电感电流补偿了系统电容电流，使流过接地点的残流很小。由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许继续运行1~2h，而不必立即跳闸，这也是谐振接地系统的主要优点。但是在单相接地以后，非故障相电压显著升高，间歇性电弧故障还会引起全系统的过电压，这些都会对系统的绝缘造成严重威胁，长时间运行可能导致故障进一步扩大为两点或多点接地短路，破坏系统的安全运行。因此必须及时找到故障线路予以切除，但是，谐振接地系统发生单相接地时，故障线路上的稳态零序电流较小，这曾给故障选线带来了极大困难。
为解决谐振接地系统故障选线这一难题，许多学者进行了大量的研究，提出了多种选线方法，研制出了选线装置并投入现场应用。选线方法按照所用信号的来源分为主动法和被动法两大类。主动式选线方法有注入信号法、中电阻法、残流增量法、小扰动法等；被动式选线方法有谐波法、有功分量法、首半波法、新型暂态法等。其中基于稳态信息的被动式选线方法检测可靠性较低，不能满足现场需求；而注入信号法、小扰动法、中电阻法等主动式选线方法，以及作为被动式选线方式的暂态法，其选线原理和装置已经能够基本满足现场需求。但由于现场零序电压、零序电流信号接线的复杂性和运行管理方式不够完善，使其使用效果还不能充分发挥。实践证明：以中电阻法为代表的主动式选线方法和基于暂态信息的被动式选线方法最具发展潜力。对于稳定性接地故障，中电阻法效果较为理想；而暂态选线法则在处理间歇性接地故障、弧光接地故障中成功率更高。综合来看，暂态法在保持高选线成功率的基础上，在系统安全性、经济适用性等方面具有更为明显的优势。
暂态无功功率方向法是根据健全线路无功功率由母线流向线路而故障线路无功功率由线路流向母线，判断出线是否是故障线路。该方法依赖TV，TA极性，而现场易出现TV，TA极性反接，或在一些TV，TA极性并不清楚的老站，使得暂态极性比较选线法出现误选，以致影响系统供电的持续性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于解决现有谐振接地系统中TV，TA极性反接造成暂态无功功率方向法误选的问题，提供一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法。本发明选线方法不依赖TV，TA极性，可有效地避免因TV，TA极性反接而造成的误选。
其技术解决方案是：
一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法，在线采集零序电压，当零序电压幅值超过定值U0set，则说明系统发生单相接地故障，进而执行以下步骤进行选线：
a选取暂态零序电流幅值最大的n条线路作为故障候选线路，n大于1；
b对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量进行流向判断；
c对每条故障候选线路的无功功率工频分量进行流向判断；
d分别对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量和工频分量流向一致性进行判断；若某故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向不一致，则该故障候选线路为故障线路；若所有故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向均一致，则为母线接地故障。
上述步骤d中，当无功功率暂态分量与工频分量均由母线流向线路或均由线路流向母线时，为无功功率暂态分量与工频分量流向一致，否则为流向不一致。
上述步骤b包括：
b1利用零序容性无功功率暂态分量Q′k的符号判断第k条故障候选线路无功功率暂态分量的流向，k为1～n，其中T为暂态过程持续时间，为线路暂态零序电压u′0k(t)的Hilbert变换，i′0k(t)为第k条故障候选线路零序电流特征频带内的暂态分量，如果Q′k＞0，则无功功率暂态分量由母线流向线路；如果Q′k<0，则无功功率暂态分量由线路流向母线。
上述步骤c包括步骤：
c1利用零序容性无功功率工频分量Q″k的符号判断第k条故障候选线路无功功率工频分量的流向，k为1～n，其中为线路零序电压工频分量u″0k(t)的Hilbert变换，i″0k(t)为第k条故障候选线路零序电流工频分量，如果Q″k>0，则无功功率工频分量由母线流向线路；如果Q″k<0，则无功功率工频分量由线路流向母线。
上述步骤d包括步骤：
d1用容性无功功率流向一致性系数Qk来表示第k条故障候选线路的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致性，k为1～n，其中Qk=Q′k·Q″k，当Qk>0时表明第k条故障候选线路的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致，而Qk<0时表明容性无功功率的暂态分量、工频分量流向不一致。
本发明具有以下有益技术效果：
本发明不依赖TV，TA极性，可有效地避免因TV，TA极性反接而造成的误选，具有自具特点，适应性更强且选线更可靠。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步说明：
图1是6出线谐振接地系统发生单相接地故障的暂态零序电压、各出线零序电流仿真波形图。
图2是6出线谐振接地系统发生单相接地故障时各出线无功功率特征频段暂态分量仿真波形图。
图3是6出线谐振接地系统发生单相接地故障时各出线无功功率工频分量仿真波形图。
图4是本发明一种实施方式的逻辑结构图，即流程框图。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明是用下述技术方案来实现的：
结合图1、图2、图3与图4，一种适用于谐振接地系统的，TV，TA极性已知或未知的全信息量选线新方法，在线采集零序电压，计算并判断零序电压是否超过整定的门槛值U0set，若超过则说明系统有单相接地故障发生，进而执行以下几个步骤进行选线。
1）选取暂态零序电流幅值最大的若干条线路作为故障候选线路，如n条故障候选线路，n大于1，由于健全线路出口检测到的暂态电流为本线路对地的分布电容电流，而故障线路出口检测到的暂态电流为其背后所有健全线路暂态电流之和，即故障线路暂态电流幅值大于所有健全线路，因此故障线路在故障候选线路之中。
2）对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量进行流向判断。
由于故障线路暂态零序电流与健全线路极性相反是在特征频段（SFB）内(f0，f1)成立的，因此需要确定特征频带。其中低通截止频率f0可选为3倍工频，即150Hz，高通截止频率f1为系统最长出线的线路测量阻抗的首谐振频率。
①以第k条故障候选线路为例其他线路亦如此，k为1～n即1≤k≤n，利用零序容性无功功率暂态分量Q′k的符号判断无功功率暂态分量的流向，其中T为暂态过程持续时间，为线路暂态零序电压u′0k(t)的Hilbert变换，i′0k(t)为第k条故障候选线路零序电流特征频带内的暂态分量，如果Q′k>0，则无功功率暂态分量由母线流向该故障候选线路；如果Q′k<0，则无功功率暂态分量由该故障候选线路流向母线。
3）对每条故障候选线路的无功功率工频分量进行流向判断。
利用零序容性无功功率工频分量Q″k的符号判断无功功率工频分量的流向，其中为线路零序电压工频分量u″0k(t)的Hilbert变换，i″0k(t)为第k条故障候选线路出线零序电流工频分量，如果Q″k>0，则无功功率工频分量由母线流向该故障候选线路；如果Q″k<0，则无功功率工频分量由故障候选线路流向母线。
4）分别对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量和工频分量流向一致性进行判断，当无功功率暂态分量与工频分量均由母线流向线路或均由线路流向母线时，为无功功率暂态分量与工频分量流向一致，否则为流向不一致。
仍以第k条故障候选线路为例，该故障候选线路的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致性可用容性无功功率流向一致性系数Qk来表示，其中Qk=Q′k·Q″k，当Qk>0时表明线路k的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致，而Qk<0时表明容性无功功率的暂态分量、工频分量流向不一致。
若某线路无功功率暂态分量与工频分量流向不一致，则该线路为故障线路，若所有故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向均一致，则为母线接地故障。
本发明不依赖TV，TA极性，可有效地避免因TV，TA极性反接而造成的误选，具有自具特点，不需添加额外装置，适应性更强且选线更可靠。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法，其特征在于：在线采集零序电压，当零序电压幅值超过定值U0set，则说明系统发生单相接地故障，进而执行以下步骤进行选线：
a选取暂态零序电流幅值最大的n条线路作为故障候选线路，n大于1；
b对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量进行流向判断；
c对每条故障候选线路的无功功率工频分量进行流向判断；
d分别对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量和工频分量流向一致性进行判断；若某故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向不一致，则该故障候选线路为故障线路；若所有故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向均一致，则为母线接地故障；上述步骤d中，当无功功率暂态分量与工频分量均由母线流向线路或均由线路流向母线时，为无功功率暂态分量与工频分量流向一致，否则为流向不一致；
上述步骤b包括：
b1利用零序容性无功功率暂态分量Q′k的符号判断第k条故障候选线路无功功率暂态分量的流向，其中T为暂态过程持续时间，为线路暂态零序电压u′0k(t)的Hilbert变换，i′0k(t)为第k条故障候选线路零序电流特征频带内的暂态分量，如果Q′k>0，则无功功率暂态分量由母线流向线路；如果Q′k<0，则无功功率暂态分量由线路流向母线；
上述步骤c包括步骤：
c1利用零序容性无功功率工频分量Q″k的符号判断第k条故障候选线路无功功率工频分量的流向，其中为线路零序电压工频分量u″0k(t)的Hilbert变换，i″0k(t)为第k条故障候选线路零序电流工频分量，如果Q″k>0，则无功功率工频分量由母线流向线路；如果Q″k<0，则无功功率工频分量由线路流向母线；
上述步骤d包括步骤：
d1用容性无功功率流向一致性系数Qk来表示第k条故障候选线路的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致性，其中Qk＝Q′k·Q″k，当Qk>0时表明第k条故障候选线路的容性无功功率的暂态分量、工频分量流向一致，而Qk<0时表明容性无功功率的暂态分量、工频分量流向不一致；
上述k为1～n。
CN201210479994.0A 2012-11-20 2012-11-20 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法 Active CN102944813B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210479994.0A CN102944813B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210479994.0A CN102944813B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102944813A CN102944813A (zh) 2013-02-27
CN102944813B true CN102944813B (zh) 2014-12-17

Family

ID=47727774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210479994.0A Active CN102944813B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102944813B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103245879B (zh) * 2013-04-18 2015-12-09 国家电网公司 基于暂态无功功率方向的小电流接地故障定位方法
CN103592569B (zh) * 2013-11-06 2016-06-08 昆明理工大学 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法
CN103852693B (zh) * 2014-03-26 2017-07-28 陈玉金 一种小电流接地选线系统的判断方法
CN106569084B (zh) * 2016-11-15 2019-04-02 杭州普安科技有限公司 一种用于线缆布线准确性检测的可控特性负载
CN106908697B (zh) * 2017-04-20 2019-08-13 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法
CN106872859A (zh) * 2017-04-26 2017-06-20 山东钢铁集团日照有限公司 一种小电流接地选线方法
CN108287286B (zh) * 2018-01-16 2023-03-14 济南置真电气有限公司 一种基于单相接地故障录波数据的极性校验方法
CN109375027A (zh) * 2018-08-21 2019-02-22 中国石油大学(华东) 一种利用暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地选线方法
CN109375026A (zh) * 2018-08-21 2019-02-22 中国石油大学(华东) 一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法
CN110350476B (zh) * 2019-07-23 2024-02-09 天地（常州）自动化股份有限公司 信号低损调理的选择性漏电保护电路及漏电保护方法
CN112964967B (zh) * 2021-03-19 2023-02-07 云南电网有限责任公司昆明供电局 一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法
CN113687188B (zh) * 2021-09-14 2023-03-17 广东电网有限责任公司 一种基于两阶段零序功率变化的故障选线方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423132A (zh) * 2001-11-28 2003-06-11 淄博科汇电气有限公司 电力系统小电流接地故障选线、分段方法
CN101452038A (zh) * 2007-11-29 2009-06-10 上海蓝瑞软件技术有限公司 小电流接地电网单相接地故障诊断方法
CN101814731A (zh) * 2010-04-15 2010-08-25 中国石油大学(华东) 一种应用非工频暂态分量的配电网故障选线方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101593971B (zh) * 2009-04-22 2011-02-09 北京四方继保自动化股份有限公司 一种基于故障谐振频率的保护方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423132A (zh) * 2001-11-28 2003-06-11 淄博科汇电气有限公司 电力系统小电流接地故障选线、分段方法
CN101452038A (zh) * 2007-11-29 2009-06-10 上海蓝瑞软件技术有限公司 小电流接地电网单相接地故障诊断方法
CN101814731A (zh) * 2010-04-15 2010-08-25 中国石油大学(华东) 一种应用非工频暂态分量的配电网故障选线方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102944813A (zh) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102944813B (zh) 一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法
CN102944806B (zh) 一种基于零序电流极性比较的谐振接地系统选线方法
Wang et al. Location of single phase to ground faults in distribution networks based on synchronous transients energy analysis
CN103840437B (zh) 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法
CN106908697B (zh) 一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法
CN100348990C (zh) 一种消弧线圈接地系统故障选线自适应方法
Lin et al. A selective single-phase-to-ground fault protection for neutral un-effectively grounded systems
CN108693439A (zh) 一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法
CN102353873A (zh) 用单一判据实现小电流接地系统单相接地故障的选线方法
CN104316819B (zh) 一种基于零序电流的小电流接地选线方法
CN103018630A (zh) 配网单相接地故障暂态选线方法
CN108226709A (zh) 一种小电流接地综合选线方法
Vogelsang et al. Real-time adaption of dead time for single-phase autoreclosing
CN109782122A (zh) 一种s注入信号的检测方法
CN104375056A (zh) 基于电压及电流初始行波的变电站电缆出线故障监测方法
CN105158641A (zh) 一种小电流接地选线装置出线系统
CN104483594A (zh) 一种小电流接地故障行波选线方法
CN110221115A (zh) 单相接地电容电流的确定方法、装置和设备
CN102969695A (zh) 中性点经小电阻接地方式时的接地预告方法
Piskunov et al. Application of synchronized phasor measurements in RPA devices of distribution networks
CN102832601A (zh) 基于相电流分时比值的煤矿高压漏电保护方法
CN113589106B (zh) 中性点非有效接地中压微电网的单相接地故障线路判别方法
CN107024637A (zh) 一种基于单回线信息的同杆双回线选相方法
CN107064727B (zh) 一种基于暂态能量差的配电网故障选线方法
Wheeler et al. Fault impedance effects on distributed generation influences in overcurrent protection

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xue Yongduan

Inventor after: Xu Bingken

Inventor after: Li Tianyou

Inventor before: Xue Yongduan

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: XUE YONGDUAN TO: XUE YONGDUAN XU BINGYIN LI TIANYOU

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170817

Address after: 255087 Shandong Province, Zibo city Zhangdian District Fang Zhen win Road No. 16

Patentee after: SHANDONG KEHUI POWER AUTOMATION CO., LTD.

Address before: 266555 Qingdao economic and Technological Development Zone, Changjiang Road, No. 66, Shandong

Patentee before: China Petroleum University (East China)