CN104237742A - 利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法 - Google Patents

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王增平
曹雅榕
王燕萍
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Abstract

本发明公开了一种利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法，配电网在故障电流较大时，采用比较原有阈值法进行故障电流信息上报；在故障电流较小时，采用相对误差法进行故障信息上报。这两种方法配合使用能避免上述情况的发生，准确定位故障区段，提高配电网故障定位容错性。

Description

利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法
技术领域
本发明属于电力系统自动化技术领域，涉及配电网的故障诊断，具体来说是一种利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法。
背景技术
现代电力系统的规模、容量和覆盖范围越来越大，在国民经济和人民生活中占有重要地位，故障停电会给社会生产和人民生活带来重创，所以提高供电可靠性迫在眉睫。配电自动化是减少停电时间、缩小停电面积和提高供电可靠性的重要手段。其中，馈线自动化是配电自动化的最主要功能之一，即配电网故障发生后，能及时、准确地进行故障区段定位，迅速地隔离故障区域，并及时恢复非故障区失电负荷的供电。由此看出，配电网故障区段定位是故障隔离和供电恢复的前提和基础，对于提高供电可靠性具有重要意义。
配电网故障区段定位是根据馈线开关上报的故障信息，采用相应的算法进行故障定位。在健全信息的故障诊断基础上的主要算法是刘健等(刘健,倪建立,杜宇.配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法[J].电力系统自动化,1999,23(1):31-33.)提出的矩阵算法。矩阵算法可以迅速找到故障区段，满足在线运行实时性的要求。
对于多供电途径的配电网，通常是开环运行，因此绝大多数配电网的运行方式都可以看作许多由单电源点为起点，以末梢点或联络开关点为终点的电路。当配电网仅采用比较故障电流信息上报阈值法，在馈线末端发生相间故障时，如果故障处离电源点电气距离比较远，故障电流会比较小，再考虑到电流互感器的误差，就会出现本级线路开关不能上传故障信息，而上一级线路开关能上传该故障信息的情况，使得故障定位在上一级线路内从而断开上一级线路。这样会导致故障区段定位错误，扩大了停电范围，降低了供电可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对馈线末端发生相间故障，故障电流较小而导致故障区段定位错误的问题，提出一种提高配电网故障定位容错性的方法。首先FTU采集馈线开关处故障电流值，故障电流值与故障电流信息上报阈值进行比较，然后根据比较结果选择比较原有阈值法或是相对误差法进行故障信息上报，最后根据故障信息对故障区段进行定位。
本发明具体采用以下技术方案：一种利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法，其特征在于：配电网在故障电流较小时，根据馈线开关处故障电流的相对误差进行故障信息上报。
进一步，定义配电网馈线开关处故障电流的相对误差为I％＝|If-Iset|/Iset×100％，其中，If为流经馈线开关处的故障电流值，Iset为馈线终端装置的故障电流上报信息阈值。
进一步，所述方法包括以下步骤：
步骤1：配电网发生故障后，FTU采集故障电流值If；
步骤2：将采集到的故障电流值If与FTU的故障电流上报信息阈值Iset进行比较；若If>1.2Iset,则使用比较原有阈值法进行故障信息上报；若If<1.2Iset,则使用相对误差法进行故障信息上报；
其中，1.2Iset的取值是考虑电流互感器的10％误差的结果，原故障电流值If因考虑电流互感器的负误差而减小，如If＝1.1Iset，考虑电流互感器的负误差，实际测得的故障电流值I'f＝0.9×1.1Iset＝0.99Iset，这样会出现I'f小于Iset的情况，使用比较原有阈值法就不能反映出故障来。针对这种情况，利用故障电流的相对误差来进行故障信息上报。在电流互感器的误差基础上，考虑一定裕度，将临界值定为1.2Iset。
其中，采用比较原有阈值法时，若故障电流值大于故障信息上报阈值，则定义该开关的故障信息标志为1，反之，则定义该开关的故障信息标志为0；采用相对误差法时，若故障电流的相对误差I％在(0，0.2)内，则定义该开关的故障信息标志为1，若I％不在这个区间内，则定义该开关故障信息标志为0。当Iset<If<1.2Iset时，I％的取值范围是(0，0.2)，我们以此来规定上文中I％的区间范围。当If不在这个范围时，I％也不在(0，0.2)内。因此可以根据这个区别进行标志分类。
步骤3:主站根据收集到的馈线开关上传的故障电流信息，应用矩阵算法完成故障区段定位。
本发明的优点是：在馈线末端发生相间故障且故障电流比较小时，故障电流流经的各馈线开关处的相对误差间相差不大，而与故障电流未流经馈线开关处的相对误差相差很大。利用这个差别，可以解决这类故障定位错误的问题。因此，故障电流的相对误差法可以提高配电网故障定位的容错性。
附图说明
图1为本发明提高配电网故障定位容错性方法的流程图。
图2是正常运行的配电网线路图。
图3是图2中馈线区段D4发生故障时的配电网线路图。
图中，S1、S2为变电站出线开关，A、B、C为馈线分段开关，D为联络开关，方块代表断路器，圆圈代表负荷开关，实心代表合闸，空心代表分闸。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对发明的内容做进一步说明。
如图2所示，馈线区段D1、D2、D3和D4由变电站Sub1供电，S1为变电站Sub1的出线开关，A、B、C为馈线分段开关；馈线区段D5由变电站Sub2供电，S2为Sub2的出线开关；D为联络开关。
图3是图2中馈线区段D4发生故障时的配电网线路图。
实施例1
本发明公开的提高配电网故障定位容错性的方法，包括如下步骤(如图1所示)：
步骤1：配电网发生故障后，首先由FTU采集故障电流值If。
步骤2：将采集到的故障电流值If与FTU的故障电流上报信息阈值Iset进行比较。若If>1.2Iset,则使用比较原有阈值法进行故障信息上报；若If<1.2Iset,则使用相对误差法进行故障信息上报。使用比较原有阈值法时，若故障电流值大于故障信息上报阈值，则定义该开关的故障信息标志为1，反之，则定义该开关的故障信息标志为0；使用相对误差法时，若故障电流的相对误差I％在(0，0.2)内，则定义该开关的故障信息标志为1，若I％不在这个区间内，则定义该开关故障信息标志为0。
步骤3:主站根据收集到的馈线开关上传的故障电流信息，应用矩阵算法完成故障区段定位。若某一区段故障，则定义该区段故障标志为1，反之，定义该区段故障标志为0。
实施例2
如附图3所示的典型配电网线路，假设在区段D4上发生相间故障，而且任何开关故障信息不误报、不漏报。
(1)当If>1.2Iset时，采用比较原有阈值法进行故障信息上报。主站收集到的故障信息为G＝[1 1 1 1 0 0]，其中开关的序号按照S1、A、B、C、D、S2的顺序排列，S1、S2对应变电站的出线开关。通过矩阵算法，我们可以得到故障区段定位结果是[0 0 0 1 0]，其中馈线区段的排列顺序按照D1、D2、D3、D4、D5排列。
(2)当Iset<If<1.2Iset时，采用相对误差法进行故障信息上报。
当故障电流较小，考虑到电流互感器的负误差，就出现某些开关处故障电流小于故障信息上报阈值不能反映该故障的状况，如开关C处本应该上传故障信息标志“1”，但因为故障电流小，C处上传的故障信息标志为“0”。在这种情况下，若采用比较原有阈值法，就容易将故障定位在D3区段。因此，我们采用相对误差法。S1、A、B、C处故障电流在(Iset，1.2Iset)内，I％均在(0，0.2)内，故上传故障信息标志均为“1”。D、S2处故障电流都为0，利用相对误差法，I％均不在(0，0.2)内，故上传故障信息标志均为“0”。主站收集到的故障信息为G＝[1 1 1 1 0 0]，我们可以得到故障区段定位结果是[0 0 0 1 0]。
(3)If<Iset时，采用相对误差法进行故障信息上报。
A.当配电网过负荷时，考虑到电流互感器的正误差，故障电流If可能会在(Iset，1.2Iset)内。在这种情况下，我们采用相对误差法，各处开关均上传故障信息标志“1”，主站收集到的故障信息为G＝[1 1 1 1 1 1]。即当主站收到这样的故障信息G＝[1 1 1 1 1 1]时，就可以认为是配电网处在过负荷状态上。
B.当配电网正常运行时，采用相对误差法。因为各处开关的故障电流If不在(Iset，1.2Iset)内，所以上传故障信息标志均为“0”。主站收集到的故障信息为G＝[0 0 0 0 0 0]。
综上，本方法在故障电流比较大时，使用比较原有阈值法能准确上传故障信息；在故障电流较小时，使用相对误差法上传故障信息，而且能区分故障状态和过负荷状态。因此，本方法能正确上传故障信息来进行故障区段定位，可以提高配电网故障定位的容错性。

Claims (7)

1.一种利用故障电流相对误差提高配电网故障定位容错性的方法，其特征在于：配电网在故障电流较小时，根据配电网馈线开关处故障电流的相对误差进行故障信息上报。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，定义配电网馈线开关处故障电流的相对误差为I％＝|If-Iset|/Iset×100％，其中，If为流经馈线开关处的故障电流值，Iset为馈线终端装置的故障电流上报信息阈值。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：配电网发生故障后，FTU采集故障电流值If；
步骤2：将采集到的故障电流值If与FTU的故障电流上报信息阈值Iset进行比较；若If>1.2Iset,采用比较原有阈值法进行故障电流信息上报；若If<1.2Iset,采用相对误差法进行故障电流信息上报；
步骤3:主站根据收集到的馈线开关上传的故障电流信息，应用矩阵算法完成故障区段定位；若某一区段故障，则定义该区段故障标志为1，反之，定义该区段故障标志为0。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤2中，1.2Iset的取值是考虑电流互感器的10％误差的结果，并考虑一定裕度，而将临界值定为1.2Iset。
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤2中，采用比较原有阈值法时，若故障电流值大于故障信息上报阈值，则定义该开关的故障信息标志为1，反之，则定义该开关的故障信息标志为0。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，步骤2中，采用相对误差法时，若故障电流的相对误差I％在(0，0.2)内，则定义该开关的故障信息标志为1，若I％不在这个区间内，则定义该开关故障信息标志为0。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，当Iset<If<1.2Iset时，I％的取值范围是(0，0.2)，以此来规定I％的区间范围，当If不在这个范围时，I％也不在(0，0.2)内，由此进行标志分类。
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