CN103116115A - 一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法。本发明方法首先测量配网母线零序电压和各馈线零序电流，若配网母线零序电压幅值大于正常运行时的配网母线相电压幅值，则保持消弧线圈参数不变投切并联电阻，再次测量配网母线零序电压和各馈线零序电流，计算各馈线的拟有功功率增量，选取拟有功功率增量最大的馈线为故障馈线。本发明方法利用故障馈线对应的拟有功功率增量最大原理进行配网故障选线，故障特征显著，选线结果可靠，且选线结果不受线路参数、线路长度、故障点位置、过渡电阻和配电网运行方式的影响，实用性强。

Description

一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法

技术领域

本发明涉及电力系统配网故障选线技术领域，特别是涉及一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法。

背景技术

配网馈线故障选线方法主要分为两类：利用故障信息的某种特性进行故障选线的方法和利用外加信号寻迹法进行故障选线的方法。根据采用的故障信息不同，第一类方法可分类为基于稳态信息的配网故障选线方法和基于暂态信息的配网故障选线方法。基于稳态信息的配网故障选线方法是采用配网馈线单相接地产生的稳态基频或各谐波电气信号完成故障选线功能，由于受配网馈线单相高阻接地的故障特征不明显这一关键因素的影响，该方法往往选线失败，不能适应现场实用需求。基于暂态信息的配网故障选线方法利用一定选定频带内的暂态零模电压和电流完成故障选线功能。该方法对硬件和算法的可靠性要求过高，无法适应复杂的实际配网环境，实用性差。采用外加信号寻迹的故障选线方法利用接地相电压互感器向配网系统注入某一特定信号电流，根据注入的特定信号流向通路完成故障选线功能。该方法受配网系统对地电容影响大，配网馈线高阻接地故障时该方法正确选线率低，也无法适用于复杂的配网运行环境，实用性不够。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法。

本发明采用如下技术方案：

（1）测量配网母线零序电压

和各馈线零序电流

，若

大于0.15

，则保持消弧线圈参数不变向并联电阻的合闸开关发送合闸指令，测量配网母线零序电压

和各馈线零序电流

；其中，i为第i条馈线编号，i=1,…,n，n为配网馈线数目，为正常运行时的配网母线相电压。

（2）馈线编号i从1到n依次计算配网各馈线的拟有功功率增量

，选取拟有功功率增量最大的馈线为故障馈线；其中，

，i为第i条馈线编号，i=1,…,n，n为配网馈线数目。

步骤（1）中的并联电阻在电气连接上与消弧线圈采用并联连接。

本发明方法首先测量配网母线零序电压和各馈线零序电流，若配网母线零序电压幅值大于正常运行时的配网母线相电压幅值，则保持消弧线圈参数不变投切并联电阻，再次测量配网母线零序电压和各馈线零序电流，计算各馈线的拟有功功率增量，选取拟有功功率增量最大的馈线为故障馈线。

综上所述，本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法利用故障馈线对应的拟有功功率增量最大原理进行配网故障选线，选线原理简单，选线结果不受过渡电阻、线路参数、线路长度、配网运行方式和故障点位置等因素的影响，适用于中性点经消弧线圈接地且消弧线圈参数在故障区间不能调节的配网单相接地故障选线。

附图说明

图1为应用本发明方法的并联电阻投切前的配网单相故障零序序网图。

图2为应用本发明方法的并联电阻投切后的配网单相故障零序序网图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1：

本实施例以中性点经消弧线圈接地的配网第n条馈线发生单相故障为例进一步阐述本发明技术方案。

图1为并联电阻投切前的配网单相故障零序序网图。测量配网母线零序电压

，测量各馈线流过的零序电流，

，…，

，

；其中，n为配网馈线数目。

若

大于0.15

，则保持消弧线圈参数不变向并联电阻的合闸开关发送合闸指令。其中，

为正常运行时的配网母线相电压。图2为并联电阻投切后的配网单相故障零序序网图。测量配网母线零序电压，测量各馈线流过的零序电流

，

，…，

，

；其中，n为配网馈线数目。

馈线编号i从1到n依次计算并联电阻R投切前后各馈线的拟零序电流增量：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{01}={\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{01}^2={\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{01}^{\mathrm{real}}={\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1=0$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{02}={\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{02}^2={\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{02}^{\mathrm{real}}={\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1=0$

……

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}={\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^2={\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-{\stackrel{\·}{U}}_0^1{Y}_{0n-1}^{\mathrm{real}}={\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1=0$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{I}}_{0n}={\stackrel{\·}{I}}_{0n}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}{\stackrel{\·}{I}}_{0n}^2\\ =(-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-...-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{0L}^1)-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\stackrel{\·}{U}}_0^2}(-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^2-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^2-...-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^2-{\stackrel{\·}{I}}_{0L}^2)\\ =(-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-...-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^L-{\stackrel{\·}{I}}_{0L}^1)-{\stackrel{\·}{U}}_0^1(-Y_{01}^{\mathrm{real}}-Y_{02}^{\mathrm{real}}-...-Y_{0n-1}^{\mathrm{real}}-Y_{0L}^{\mathrm{real}}-\frac{1}{R})\\ =(-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-...-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{0L}^1)-(-{\stackrel{\·}{I}}_{01}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{02}^1-...-{\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}^1-{\stackrel{\·}{I}}_{0L}^1-\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{R})\\ =\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{R}\end{array}---\left(1\right)$

其中，

为消弧线圈导纳参数，

为配网馈线单相故障后并联电阻投切前的流经消弧线圈的零序电流，为并联电阻投切后的流经消弧线圈的零序电流，R为并联电阻；

、

、……、

分别表示第1、2、……、n-1条馈线对地导纳。

馈线编号i从1到n依次计算并联电阻R投切前后各馈线拟零序电流增量与

的相位差：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_1=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{I}}_{01}}\right)\\ {\mathrm{\θ}}_2=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{I}}_{02}}\right)\end{array}$

……

${\mathrm{\θ}}_{n-1}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{I}}_{0n-1}}\right)$

${\mathrm{\θ}}_n=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_0^1}{{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{I}}_{0n}}\right)=\mathrm{Arg}\left(R\right)=0$

馈线编号i从1到n依次计算配网各馈线的拟有功功率增量：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{01}=U_0^1{\mathrm{\ΔI}}_{01}\cos \left({\mathrm{\θ}}_1\right)=0\\ {\mathrm{\ΔP}}_{02}=U_0^1{\mathrm{\ΔI}}_{02}\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\right)=0\end{array}$

……

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{0n-1}=U_0^1{\mathrm{\ΔI}}_{0n-1}\cos \left({\mathrm{\θ}}_{n-1}\right)=0\\ {\mathrm{\ΔP}}_{0n}=U_0^1{\mathrm{\ΔI}}_{0n}\cos \left({\mathrm{\θ}}_n\right)=U_0^1\frac{U_0^1}{R}\cos \left(0\right)=\frac{{\left(U_0^1\right)}^2}{R}\end{array}---\left(2\right)$

其中，

为配网馈线单相故障后并联电阻投切前的配网母线零序电压

的幅值，n为配网馈线数目，ΔI₀₁、ΔI₀₂、……、ΔI_0n-1、ΔI_0n分别表示第1、2、……、n-1、n条馈线的拟零序电流增量

、

、……、

、的幅值。

配网馈线单相接地故障后，满足配网母线零序电压

，其中，

为正常运行时的配网母线相电压。因此，配网馈线单相接地故障后，正常馈线拟有功功率为0，故障馈线的拟有功功率增量等于，远大于零，故障特征显著。本发明方法利用故障馈线对应的拟有功功率增量最大原理进行配网故障选线，选线结果可靠，且选线结果不受线路参数、线路长度、故障点位置、过渡电阻和配网运行方式的影响，实用性强。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.一种基于拟有功功率增量最大原理的配网单相故障选线方法，其特征在于，步骤如下：（1）测量配网母线零序电压

和各馈线零序电流

，若

大于0.15，则保持消弧线圈参数不变向并联电阻的合闸开关发送合闸指令，测量配网母线零序电压

和各馈线零序电流

；其中，i为第i条馈线编号，i=1,…,n，n为配网馈线数目，

为正常运行时的配网母线相电压。

（2）馈线编号i从1到n依次计算配网各馈线的拟有功功率增量

，选取拟有功功率增量最大的馈线为故障馈线；其中，

，i为第i条馈线编号，i=1,…,n，n为配网馈线数目。

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