CN104267313A - 微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微网系统技术领域，具体涉及一种微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，包括利用同步方法在微网中馈线装置对电压、电流同步采样，得到电压、电流的瞬时值，通过傅立叶算法计算出本测和对侧三相电压、电流的相量形式；根据故障前后的电流相量，计算故障后电流的零序分量以及相电流差突变量，并判断故障类型和故障相；对两侧电压电流相量进行序分量分解，提取电压与电流的正序分量，并采用双端测距法根据线路的正序阻抗参数计算出故障点的位置。本发明是利用故障馈线两端同步采样并计算其向量形式、零序分量、相电流差突变量以及正序分量进行故障类型判断、故障选相以及故障定位，具有判别、定位快速、准确的优点。

Description

微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法

技术领域

本发明涉及微网系统技术领域，特别是涉及一种微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法。

背景技术

馈线是微网系统输配电等的基本设备，在微网系统中占有重要的地位。在微网系统馈线发生故障时，如果能快速准确地判断故障的类型、相别并对故障进行准确的定位，不仅有助于快速及时的修复线路故障，保证微网供电的可靠性，而且对微网系统的安全、稳定、经济运行起到十分重要的作用。

由于微网系统是一种新型电网，国内外对微网系统馈线故障类型判别和定位的研究比较少，大部分研究是针对通用电力系统的。

目前，在针对通用电力系统的故障类型判别方法主要有序分量原理，但是其特点是计算量大，且判别不准确，受负载影响较大。故障定位的方法有单端法和双端法，单端法由于受过渡电阻和系统运行方式的影响，定位的精度不高。双端法又分为基于集中参数模型的算法和基于分布参数模型的算法，但是其精度受采样时间同步的制约。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，利用故障馈线两端同步采样并计算其向量形式、零序分量、相电流差突变量以及正序分量进行故障类型判断、故障选相以及故障定位，具有判别、定位快速、准确的优点。

本发明所采用的技术方案是：微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其包括：利用同步方法在微网中馈线装置对电压、电流同步采样，得到电压、电流的瞬时值，通过傅立叶算法计算出本测和对侧三相电压、电流的相量形式；根据故障前后的电流相量，计算故障后电流的零序分量以及相电流差突变量，并判断故障类型和故障相；对两侧电压电流相量进行序分量分解，提取电压与电流的正序分量，并采用双端测距法根据线路的正序阻抗参数计算出故障点的位置。

其中，所述相电流差突变量为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AB}}=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_B)-({\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_A-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_B$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{BC}}=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_C)-({\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_B-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_C$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{CA}}=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_A)-({\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_C-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_A$

式中，为相电流差突变量；为相电流突变量；为故障后相电流；为故障前相电流；

其中，所述故障类型和故障相判别方法为：根据电流中是否有零序分量，判定是接地短路还是非接地短路；如果是接地短路，则：

若满足且判断为A相单相接地短路；

若满足且判断为B相单相接地短路；

若满足且判断为C相单相接地短路；

其中，m为整定系数，值为4～8；

当上述条件不满足时，判定为两相接地故障；求三个相电流差突变量的最大值，与之对应的两相就是故障相；

若无零序电流。则判定为非故障接地，

若满足且判断为AB两相接地短路；

若满足且判断为BC两相接地短路；

若满足且判断为CA两相接地短路；

其中，m为整定系数，值为4～8；

当上述条件都不满足时，判定为三相短路故障。

其中，所述故障点的位置采用双端测距法，线路使用均匀分布参数，故障点距测试端M的距离x为：

$x=\frac{1}{{2\mathrm{\γ}}_1}\ln \frac{e^{{\mathrm{\γ}}_{1}L}(Z_{c1}{I}_{N1}-U_{N1})+(Z_{c1}{I}_{M1}-U_{M1})}{e^{-{\mathrm{\γ}}_{1}L}(Z_{c1}{I}_{N1}+U_{N1})+(Z_{c1}{I}_{M1}-U_{M1})}$

式中，U_M1、U_N1为测试端M、测试端N的正序电压，I_M1、I_N1为测试端M、测试端N正序电流，Z_c1为线路正序波阻抗，γ₁为线路正序传播系数，L为测试端M、测试端N之间的线路距离。

本发明所述的微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，相比现有技术的有益效果是：

利用故障馈线两端同步采样并计算其向量形式、零序分量、相电流差突变量以及正序分量进行故障类型判断、故障选相以及故障定位，具有判别、定位快速、准确的优点；且该方法不受故障点处过渡电阻和系统两端系统综合阻抗的影响，稳定性好。

附图说明

图1为本发明实施例微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法的线路故障接线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例：

参照图1，本发明所述的微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其包括：利用同步方法在微网中馈线装置对电压、电流同步采样，得到电压、电流的瞬时值，通过傅立叶算法计算出本测和对侧三相电压、电流的相量形式；根据故障前后的电流相量，计算故障后电流的零序分量以及相电流差突变量，并判断故障类型和故障相；对两侧电压电流相量进行序分量分解，提取电压与电流的正序分量，并采用双端测距法根据线路的正序阻抗参数计算出故障点的位置。

其中，相电流差突变量为：

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AB}}=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_B)-({\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_A-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_B$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{BC}}=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_C)-({\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_B-{\stackrel{\·}{I}}_B^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_B-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_C$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{CA}}=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_A)-({\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]}-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})=({\stackrel{\·}{I}}_C-{\stackrel{\·}{I}}_C^{\left[0\right]})-({\stackrel{\·}{I}}_A-{\stackrel{\·}{I}}_A^{\left[0\right]})=\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_C-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_A$

式中，为相电流差突变量；为相电流突变量；为故障后相电流；为故障前相电流。

具体的故障类型和故障相判别方法为：根据电流中是否有零序分量，判定是接地短路还是非接地短路；如果是接地短路，则：

若满足且判断为A相单相接地短路；

若满足且判断为B相单相接地短路；

若满足且判断为C相单相接地短路；

其中，m为整定系数，一般值为4～8；

当上述条件不满足时，判定为两相接地故障；求三个相电流差突变量的最大值，与之对应的两相就是故障相；

若无零序电流。则判定为非故障接地，

若满足且判断为AB两相接地短路；

若满足且判断为BC两相接地短路；

若满足且判断为CA两相接地短路；

其中，m为整定系数，一般值为4～8；

当上述条件都不满足时，判定为三相短路故障。

参照图1，故障点的位置采用双端测距法，线路使用均匀分布参数，故障点距测试端M的距离x为：

$x=\frac{1}{{2\mathrm{\γ}}_1}\ln \frac{e^{{\mathrm{\γ}}_{1}L}(Z_{c1}{I}_{N1}-U_{N1})+(Z_{c1}{I}_{M1}-U_{M1})}{e^{-{\mathrm{\γ}}_{1}L}(Z_{c1}{I}_{N1}+U_{N1})+(Z_{c1}{I}_{M1}-U_{M1})}$

式中，U_M1、U_N1为测试端M、测试端N的正序电压，I_M1、I_N1为测试端M、测试端N的正序电流，Z_c1为线路正序波阻抗，γ₁为线路正序传播系数，L为测试端M、测试端N之间的线路距离。由上述计算方法计算出故障点的距离x即可。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其特征在于，包括： 

利用同步方法在微网中馈线装置对电压、电流同步采样，得到电压、电流的瞬时值，通过傅立叶算法计算出本测和对侧三相电压、电流的相量形式； 

根据故障前后的电流相量，计算故障后电流的零序分量以及相电流差突变量，并判断故障类型和故障相； 

对两侧电压电流相量进行序分量分解，提取电压与电流的正序分量，并采用双端测距法根据线路的正序阻抗参数计算出故障点的位置。 

2.根据权利要求1所述的微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其特征在于：所述相电流差突变量为： 

式中，为相电流差突变量；为相电流突变量；为故障后相电流；为故障前相电流。 

3.根据权利要求1所述的微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其特征在于：所述故障类型和故障相判别方法为： 

根据电流中是否有零序分量，判定是接地短路还是非接地短路；如果是接地短路，则： 

若满足且判断为A相单相接地短路； 

若满足且判断为B相单相接地短路； 

若满足且判断为C相单相接地短路； 

其中，m为整定系数，值为4～8； 

当上述条件不满足时，判定为两相接地故障；求三个相电流差突变量的最大值，与之对应的两相就是故障相； 

若无零序电流。则判定为非故障接地， 

若满足且判断为AB两相接地短路； 

若满足且判断为BC两相接地短路； 

若满足且判断为CA两相接地短路； 

其中，m为整定系数，值为4～8； 

当上述条件都不满足时，判定为三相短路故障。 

4.根据权利要求1所述的微网系统馈线故障类型判别及故障点定位方法，其特征在于：所述故障点的位置采用双端测距法，线路使用均匀分布参数，故障点距测试端M的距离x为： 

式中，U_M1、U_N1为测试端M、测试端N的正序电压，I_M1、I_N1为测试端M、测试端N正序电流，Z_c1为线路正序波阻抗，γ₁为线路正序传播系数，L为测试端M、测试端N之间的线路距离。