CN103217613B - 输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，包括输配电线路故障传感器S_a、S_b、S_c；回路开关K_a1、K_b1、K_c1；回路接地开关K_da、K_db、K_dc；回路电流检测仪A_a、A_b、A_c和直流检测电源G组成。其技术特点为：当配电线路发生故障馈线开关跳闸后，线路故障传感器S_a、S_b、S_c和检测回路开关K_a1、K_b1、K_c1导通，回路接地开关K_da、K_db、K_dc断开，首先检测并跟踪各回路电流I_{a 、}I_b、I_c判断线路是否发生接地短路故障以及故障的恢复状态。当各回路电流在经时间T后均未超过标准值I_B时，证明是纯相间短路故障，此时，依次合上一相回路开关施加检测信号，断开另两相的回路开关，合上另两相回路接地开关，测量并跟踪回路电流I的变化。把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障是否恢复，标准值I_B和充电时间T是由输配电线路在正常时通过现场实验获得的针对性样本。

Description

输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法

技术领域

本发明主要是输配电线路故障诊断领域，特指一种输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，适用对输配电线路故障跳闸后对故障性质判别及故障状态跟踪检测。

背景技术

电力线路的故障大致可分为瞬时性故障和永久性故障两大类型。其中瞬时性故障占绝大多数，如雷电等过电压引起的绝缘子闪络、大风引起的短时碰线、通过鸟类身体放电及树枝等物掉落在导线上引起的短路等，这些故障，当被继电保护装置切除之后，故障点的电弧即行熄灭，绝缘强度重新恢复，这时如果把断开的线路重新投入，往往可恢复正常供电，所以瞬时性故障不会造成绝缘损害，重合闸可提高供电可靠性。但定，线路上也可能发生永久性故障，永久性故障是指相间或相对地发生的永久性绝缘击穿短路，此类故障多由机械外力造成，如线路倒杆、断线、绝缘子击穿引起的故障，在故障被继电保护切除后，绝缘不恢复，如果重合闸把线路投入运行，因故障依然存在，重合不会成功，还会对开关和系统造成短路冲击，还会发生“火烧连营”事故和造成人身伤亡事故。

根据线路结构和类型的不同，其故障的种类和特征也呈现出不同的特点。配电线路中，架空裸导线的故障以短路故障（包括永久性故障和瞬时性故障）为主；架空绝缘导线则断线情况比较常见，尤其是雷击断线事故较多，属于永久性故障；电缆线路的故障较为复杂，一般均为永久性故障。

在电力系统尤其是配电网中，短路故障的危害最为严重，且电力系统短路故障大多数发生在架空线路部分(约占70％以上)。配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统常见故障之一。

在三相供电系统中，对于中性点有效接地系统，可能发生的短路类型主要有：三相短路、两相短路、单相接地短路、三相接地短路和两相接地短路；对于中性点非有效接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、三相接地短路和两相接地短路。中性点非有效接地系统中出现单相接地时，因故障电流不大，称为不正常运运行状态，不属于短路故障。以上各种类型的短路中，三相短路称为对称短路，其他类型的短路统称为不对称短路。

传统的自动重合闸装置在保证电力系统安全供电和稳定运行中起到了重要作用，然而，目前的自动重合闸都是在断路器跳闸后盲目进行重合的。由于其具有无法判断故障是属于瞬时性故障还是永久性故障的缺陷，当其重合于永久性故障时，往往会对电力系统及电气设备造成更大的危害。因此，如果能在断路器跳闸后先对线路故障的类别进行正确区分，以决定断路器是否重新动作，则对保证供电连续性、缩小电力系统的事故影响范围、减少故障损失具有重大意义。

针对目前自动重合闸装置存在的突出问题，我们研究开发一种能正确识别线路故障类型的输配电线路故障智能诊断装置。该装置应用于输配电线路发生故障跳闸后对故障的性质及其状态进行跟踪检测诊断，如果故障为瞬时性故障，故障点绝缘恢复，就把跳闸的线路合闸加入运行；如果故障为永久性故障，故障点绝缘在一定时间仍未恢复即把合闸回路闭锁。避免了传统自动重合闸动作的盲目重合的安全风险。

在输配电线路故障智能诊断装置对故障线路进行跟踪诊断时，需要对线路短路故障类型，故障性质及故障点绝缘的恢复过程进行跟踪检测诊断，该发明就是对输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测的方法。

发明内容

本发明针对输配电线路故障性质判断与故障状态跟踪检测问题，发明了一种输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法。如图1所示：该发明利用输配电线路故障传感器S_a、S_b、S_c；回路开关K_a1、K_b1、K_c1；回路接地开关K_da、K_db、K_dc；回路电流检测仪A_a、A_b、A_c和直流检测电源G组成。当输、配电线路发生故障馈线开关跳闸后，线路故障传感器S_a、S_b、S_c启动导通，检测回路开关K_a1、K_b1、K_c1导通，回路接地开关K_da、K_db、K_dc断开，对三相回路输出直流高压检测电压，通过各相回路电流仪A_a、A_b、A_c检测并跟踪各相回路电流I_a、I_b、I_c的值，通过与电流标准值I_B和线路充电时间T进行比较，诊断线路线路故障类型、故障性质并跟踪故障的恢复状态。

电流标准值I_B为线路无故障时试验的泄漏值；T为线路无故障时试验的的充电时间。I_B和T受线路规模、结构、运行环境和线路上所带设备不同而有较大差异，无法采用统一标准。为解决这一问题，我们采用现场实验的方法进行解决，即在输、配电线路无故障时在晴好天气和阴雨天时对线路通过现场试验的方法采集得到的具有针对性样本标准。

本发明具有下述优点：

1、该发明不但适用于输、配电线路接地短路故障性质的判断和瞬时性故障的恢复过程进行跟踪，还适用于输、配电线路相间短路不接地故障性质的判断和瞬时性故障的恢复过程进行跟踪，因而具有广泛的适用性。

2、电流标准值I_B和标准充电时间T是用现场试验的方法对线路在不同的气候下采集的标准样本，解决了标准的针对性和环境条件对标准样的影响。

附图说明

图1三相线路接地短路时的检测图。图中S_a、S_b、S_c为输配电线路故障传感器的开关。在电网正常运行时处于绝缘休眠状态，能承受电网额定电压和3.5倍过电压；K_a1、K_b1、K_c1为测量回路开关；K_da、K_db、K_dc为测量回路接地开关；A_a、A_b、A_c为回路电流检测仪；G为直流电源可输出直流高压。

图2相间短路不接地时的检测图。

具体实施方式

在中性点有效接地系统若发生三相接地短路，则三相检测电流仪有电流流过，跟踪三相电流的变化即可得到接地短路故障点绝缘的恢复情况。如为瞬时性故障，在开始时充电电流较大，之后随着故障绝缘的恢复，电流逐惭变小，经时间T后逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性接地短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下，这时判断发生永久性接地短路。

在中性点有效接地系统若发生二相接地短路，则二相检测电流仪有电流流过，跟踪二相电流的变化即可得到接地短路故障点绝缘的恢复情况。如为瞬时性故障，在开始时充电电流较大，之后随着故障绝缘的恢复，电流逐惭变小，经充电时间T后后逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复。如为永久性接地短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下，这时判断发生永久性接地短路。

在中性点有效接地系统若发生单相接地短路，则单相检测电流仪有电流流过，跟踪单相电流的变化即可得到接地短路故障点绝缘的恢复情况。如为瞬时性故障，在开始时充电电流较大，之后随着故障绝缘的恢复，电流逐惭变小，经充电时间T后逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性接地短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下，这时判断发生永久性接地短路。

在中性点非有效接地系统若发生三相接地短路，则三相检测电流仪有电流流过，跟踪三相电流的变化即可得到接地短路故障点绝缘的恢复情况。如为瞬时性故障，在开始时充电电流较大，之后随着故障绝缘的恢复，电流逐惭变小，经充电时间T后逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性接地短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下，这时判断发生永久性接地短路。

在中性点非有效接地系统若发生二相接地短路，则二相检测电流仪有电流流过，跟踪二相电流的变化即可得到接地短路故障点绝缘的恢复情况。如为瞬时性故障，在开始时充电电流较大，之后随着故障绝缘的恢复，电流逐惭变小，经充电时间T后逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性接地短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下，这时判断发生永久性接地短路。

在中性点非有效接地系统若发生单相接地，因故障电流不大，称为不正常运运行状态，不属于短路故障。

在中性点有效接地系统若发生三相不接地短路，即三相对地绝缘没破坏，对地不形成回路。此时检流计电流在对线路投运的瞬间有充电电流，到充电完成后，三相回路电流均较小，说明发生了不接地的相间短路。此时，此时，依次合上任一相回路开关（如K_a1）施加检测信号，断开另两相的回路开关（如K_b1、K_c1），合上回路接地开关（K_db、K_dc），测量并跟踪回路电流I的变化，把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障是否恢复。经过充电时间T后，若电流逐惭减小达到标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下。

在中性点有效接地系统若发生二相不接地短路，即二相间绝缘击穿，但相对地绝缘没破坏，对地不形成回路。此时检流计电流在对线路投运的瞬间有充电电流，若到充电完成后，三相回路电流均较小，说明发生了不接地的相间短路。此时，此时，依次合上其一相回路开关（如K_a1）施加检测信号，断开另两相的回路开关（如K_b1、K_c1），合上回路接地开关（K_db、K_dc），测量并跟踪回路电流I的变化。把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障是否恢复，经过充电时间T后，逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下。

在中性点非有效接地系统若发生三相不接地短路，即三相对地绝缘没破坏，对地不形成回路。此时检流计电流在对线路投运的瞬间有充电电流，若到充电完成后，三相回路电流均较小，说明发生了不接地的相间短路。此时，此时，依次合上其一相回路开关（如K_a1）施加检测信号，断开另两相的回路开关（如K_b1、K_c1），合上回路接地开关（K_db、K_dc），测量并跟踪回路电流I的变化。把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障是否恢复，经过充电时间T后，逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下。

在中性点非有效接地系统若发生二相不接地短路，即相对地绝缘没破坏，对地不形成回路。此时检流计电流在对线路投运的瞬间有充电电流，若到充电完成后，三相回路电流均较小，说明发生了不接地的相间短路。此时，此时，依次合上其一相回路开关（如K_a1）施加检测信号，断开另两相的回路开关（如K_b1、K_c1），合上回路接地开关（K_db、K_dc），测量并跟踪回路电流I的变化。把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障是否恢复，经过充电时间T后，逐惭减小并接近标准值I_B以下，判断故障恢复；如为永久性短路故障，则检测回路电流不变，或达不到标准值I_B以下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，包括输配电线路故障传感器开关S_a、S_b、S_c，测量回路开关K_a1、K_b1、K_c1，测量回路接地开关K_da、K_db、K_dc，测量回路电流检测仪A_a、A_b、A_c和直流检测电源G，其特征在于：当输配电线路发生故障馈线开关跳闸后，线路故障传感器开关S_a、S_b、S_c和测量回路开关K_a1、K_b1、K_c1导通，测量回路接地开关K_da、K_db、K_dc断开，首先检测并跟踪各回路电流I_a、I_b、I_c判断线路是否发生接地短路故障，跟踪故障的恢复；当各回路电流在经时间T后均未超过标准值I_B时，判断是纯相间短路故障，此时，依次合上任一相测量回路开关施加检测信号，断开另两相的测量回路开关，合上另两相测量回路接地开关，测量并跟踪回路电流I的变化来跟踪故障状态。

2.根据权利要求1所述的输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，其特征在于：变电所各馈线开关每相都安装线路故障传感器开关S_a、S_b、S_c，和测量回路开关K_a1、K_b1、K_c1，线路故障传感器开关和测量回路开关在线路故障跳闸后导通，输出直流检测信号到故障线路，测量回路接地开关K_da、K_db、K_dc断开，如为接地短路故障，则必有对地回路形成，通过检测测量回路电流I_a、I_b、I_c及其变化来判断跟踪故障状态，把回路电流与标准值I_B相比较来判断故障性质，以及故障的恢复情况。

3.根据权利要求1所述的输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，其特征在于：当各回路电流在经时间T后均未超过标准值I_B时，判断是纯相间短路故障，是相间绝缘击穿短路且不接地故障，此时，依次合上任一相测量回路开关施加检测信号，断开另两相的测量回路开关，合上另两相测量回路接地开关，测量并跟踪回路电流I的变化来跟踪故障状态，并把回路电流与标准值I_B相比较来判断相间短路故障，并跟踪故障的恢复情况。

4.根据权利要求1所述的输配电线路故障性质判别及故障状态跟踪检测方法，其特征在于：用来判断故障是否恢复的标准值I_B和充电时间T是由输配电线路在线路正常时在不同环境状态下通过现场实验获得的针对性样本。