CN104614642B - 一种小电流接地选线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小电流接地选线方法，在首次预判故障线路错误时，利用开关柜投切功能，通过线路投切的线路增量算法进行二次选线，提高了故障线路选线的准确性，避免了多次投切线路，且无需增加额外的一次设备，达到了提高电力系统自动化水平、保障系统安全稳定运行的目的。
Description
技术领域
本发明涉及小电流接地技术领域，更具体地说，涉及在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地的6kV～66kV电压等级的电网中发生单相接地故障时对故障线路进行判别的方法。
背景技术
小接地电流电网指中性点不接地或经消弧线圈接地的电力系统。这种接地方式的电网发生单相接地故障时不形成短路，故障电流很小，规程规定发生单相接地故障后可继续运行1至2小时。在我国，6kV～66kV电压等级的电网中，一般都采用小电流接地方式。中压配电网最常见的故障是单相接地故障。尽管单相接地故障不破坏系统的对称运行，但将导致非故障相电压升为线电压，长时间运行容易引起非故障相绝缘损坏，形成相间短路，弧光接地还可能引起电网更高的过电压。因此，发生单相接地故障时应尽快确定故障线路并排除故障。传统的选线方法是手动逐条线路拉闸，当故障线路被拉闸时，故障信号消失。这种方法降低供电可靠性，对系统、设备和人身的安全性不利。
上世纪八十年代起，国内很多厂家纷纷推出自动选线装置和方法。一般常规的选线方法所采用的算法有：有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法、谐波分析算法等。上述选线算法在各大期刊中均有引用，具体算法也进行了较为详细的介绍，如：《电气技术》2010年06期发表的《小电流接地系统单相故障选线方法分析与比较》、《电力系统及其自动化学报》2003年04期发表的《小波分析在小电流接地系统故障选线中的应用》、《电力系统自动化》1999年13期发表的《小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究》、《继电器》2006年07期发表的《基于残流与首半波综合的接地选线方法研究》以及《电力系统自动化》2003年21期发表的《应用证据理论实现配电网单相接地故障选线保护》等等。接地时对线路利用常规选线方法进行一次性判别选出故障线路后，可由自动跳闸装置或人工操作对选线装置选出的线路进行跳闸。由于小电流接地系统的特殊性,如中性点经消弧线圈补偿的系统，发生单相接地故障时，故障线路的电流会因消弧线圈补偿度而大小不一，再加上受外界干扰信号的影响，导致算法误判。常规选线方法判断成功率不足50％。在某些极端条件下，判断正确率不足20％，其结果往往造成多次投切线路进行停电判断的尴尬局面。判断正确率偏低成为目前常规选线方法的短板，不能很好满足工程实际需要。
目前，增量算法在接地故障判别中应用效果一直比较理想，但由于需要增加一次设备如电阻、电容，或需要消弧等其他设备配合，不但会增加设备投入成本，同时在电力系统中增加额外设备不利于系统安全和可靠运行，其应用也受到限制。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种小电流接地选线方法，提高了选线的准确性，避免了多次投切线路，且方法所需支撑装置简单可靠。
为解决上述问题，本发明的实现方案如下：
一种小电流接地选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在步骤S101中，出现接地故障，开始该选线流程，进入下一步骤；
2)在步骤S102中，提取接地发生时所有出线零序电流和母线电压数据，进入下一步骤；
3)在步骤S103中，对故障线路进行预先判别，预判出故障线路m，进入下一步骤；
4)在步骤S104中，将线路m跳闸，判断接地故障是否消失；如果判断结果为“是”，进入步骤S105；如果判断结果为“否”，进入步骤S106；
5)在步骤S105中，将线路m确定为故障线路，进入步骤S111；
6)在步骤S106中，提取跳闸后所有出线零序电流DAT1[]和母线零序电压U1，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值DAT10*[]与线路m的零序电流DAT0[m]数值最接近的线路k1,进入下一步骤；
其中，零序电流增量DATx[]按照下述公式确定：
DATx[]＝|DAT0[]-DAT10*[]|，
DAT10*[]＝DAT1[]*U1/U0；
7)在步骤S107中，将线路m重合闸，提取重合闸后所有出线零序电流DAT2[]和母线零序电压U2，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值DAT20*[]与线路m的零序电流DAT0[m]数值最接近的线路k2,进入下一步骤；
其中，零序电流增量DATy[]按照下述公式确定：
DATy[]＝|DAT1[]-DAT20*[]|，
DAT20*[]＝DAT2[]*U2/U1；
8)在步骤S108中，比较线路k1与线路k2是否为同一线路；如果判断结果为“是”，进入步骤S109；如果判断结果为“否”，进入步骤S110；
9)在步骤S109中，将线路k1定为故障线路，进入步骤S111；
10)在步骤S110中，将线路k1或k2定为故障线路，进入步骤S111；
11)在步骤S111中，该选线步骤结束。
作为本发明的进一步改进，在步骤S103中，利用有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法或谐波分析算法对故障线路进行预先判别。
作为本发明的进一步改进，在步骤S103中，从有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法以及谐波分析算法中选取两种以上算法，利用所选取的算法分别对故障线路进行判别，将判别结果中故障优先值最高的线路作为预判故障线路m。利用故障优先值进行故障线路预判采用以下方式：对所有被判别线路取故障优先级值T[i],其中i为线路号；将所有被判别线路故障优先级值初始化；依次统计各种算法故障线路判别结果，对于算法确定的故障线路，其优先级值加1；统计结束后，比较所有被判线路优先级值大小，并进行排序，取优先级值最大的线路作为预判故障线路m。
作为本发明的进一步改进，在步骤S110中，从线路k1和k2中选取步骤S103中故障优先值高的线路作为故障线路。
按照本方案所描述的方法进行选线，由于在首次预判故障线路错误时，接地依然存在。通过增加线路扰动算法，发生单相接地故障时，线路对地的分布电流都会流向接地线路，线路切除流过该线路的电流必将在接地线路中产生一个增量，而通过这个增量可以准确的判断出接地线路。当确定出接地线路，将第一次选出并跳闸的线路重合闸，此时在接地线路中仍会产生一个增量，再次可以调用线路增量算法，通过接地电压对增量电流进行折算后，投切产生的增量值相等，进而可以准确的确定出接地线路。
本发明的有益效果是：
1)线路增量算法简单可靠，可以准确的确定故障线路。
2)该算法的应用可行性高，无需增加额外的一次设备，仅利用开关柜投切功能，即能满足线路增量算法来确定故障线路。
附图说明
图1为小电流接地选线跳闸重合闸装置
图2为小电流接地选线方法流程图
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式和实施例进行详细说明。
图1小电流接地选线跳闸重合闸装置主要部件包含信号调理模块10、中央处理模块20、开关量驱动模块30、跳闸、重合闸箱40、人机模块50、通讯模块60以及电源模块70。
信号调理模块10，主要功能是将外部信号经过运放调理成供AD转换器采集的信号，AD芯片通过8位外部总线与DSP相连完成数据的实时采样。
中央处理模块20由DSP芯片、ARM芯片、存储器及外围电路构成，其中DSP芯片主要完成所有的逻辑控制，模拟信号数据处理、故障启动和判别、选线算法运算等功能，ARM芯片主要完成键值的读取、液晶显示、人机界面、运算定值管理、数据存储转存、通讯等功能。
开关量驱动模块30主要功能是完成DSP主控板对外部跳闸、重合闸信号的驱动。
跳闸、重合闸箱40执行跳闸动作和重合闸动作。
人机模块50由显示器、键盘构成。
通讯模块60包括串行和以太网通信接口，执行远程通信。
电源模块70为各个模块供电。
信号调理模块10与中央处理模块20的DSP芯片连接；人机模块50和通讯模块60与中央处理模块20的ARM芯片连接；跳闸、重合闸箱40、开关量驱动模块30和中央处理模块20的DSP芯片依次连接；电源模块70连接各个模块，提供电源。
装置启动运行后，可人工对装置进行定值设定，投入运行后则进入实时监测状态，通过对电压、电流数据实时采集，实现对故障的启动和判别，确定故障的起止时间，为选线算法提供数据。接地发生时由DSP芯片进行故障数据处理，启动选线算法程序进行故障线路判别，对跳闸/重合闸进行操作，完成对故障线路的排查，达到短时快速确定并切除故障的目的。
图1小电流接地选线跳闸重合闸装置设备结构简单，可靠性高。该装置除了可利用常规选线方法进行故障开关投切外，也可实现本发明小电流接地选线方法的实施。现结合图2的选线方法，对小电流接地选线方法的各步骤进行具体说明：
1)在步骤S101中，出现接地故障，开始该选线流程，进入下一步骤；
2)在步骤S102中，提取接地发生时所有出线零序电流和母线电压数据，进入下一步骤；
3)在步骤S103中，使用有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法以及谐波分析算法分别对故障线路进行预先判别，将被判别为故障线路次数最多的线路作为预判故障线路m，具体按照如下方式进行：对所有被判别线路取故障优先级值T[i],其中i为线路号。将所有线路故障优先级值初始化为0。依次统计六种算法故障线路判别结果，对于算法确定的故障线路，其优先级值加1；统计结束后，比较所有被判线路故障优先级值大小，取优先级值最大的线路作为预判故障线路m；
4)在步骤S104中，将线路m跳闸，判断接地故障是否消失；如果判断结果为“是”，进入步骤S105；如果判断结果为“否”，进入步骤S106；
5)在步骤S105中，将线路m确定为故障线路，进入步骤S111；
6)在步骤S106中，提取跳闸后所有出线零序电流DAT1[]和母线零序电压U1，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值DAT10*[]与线路m的零序电流DAT0[m]数值最接近的线路k1,进入下一步骤；
其中，零序电流增量DATx[]按照下述公式确定：
DATx[]＝|DAT0[]-DAT10*[]|，
DAT10*[]＝DAT1[]*U1/U0；
7)在步骤S107中，将线路m重合闸，提取重合闸后所有出线零序电流DAT2[]和母线零序电压U2，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值DAT20*[]与线路m的零序电流DAT0[m]数值最接近的线路k2,进入下一步骤；
其中，零序电流增量DATy[]按照下述公式确定：
DATy[]＝|DAT1[]-DAT20*[]|，
DAT20*[]＝DAT2[]*U2/U1；
8)在步骤S108中，比较线路k1与线路k2是否为同一线路；如果判断结果为“是”，进入步骤S109；如果判断结果为“否”，进入步骤S110；
9)在步骤S109中，将线路k1定为故障线路，进入步骤S111；
10)在步骤S110中，比较线路k1和k2的故障优先级值T[k1]和T[k2]，将高故障优先级值所对应的线路确定为最终故障线路，进入步骤S111；
11)在步骤S111中，选线步骤结束。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，如在步骤103中，仅选择一种算法对故障线路进行预先判别或者直接按照操作人员经验进行预先判别；在步骤S110中，不进行线路k1和k2的故障优先级值比较而从k1和k2中随机确定；在步骤S106中，直接将线路k1定为故障线路而结束选线等。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种小电流接地选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在步骤S101中，出现接地故障，开始该选线流程，进入下一步骤；
2)在步骤S102中，提取接地发生时所有出线零序电流和母线电压数据，进入下一步骤；
3)在步骤S103中，对故障线路进行预先判别，预判出故障线路m，进入下一步骤；
4)在步骤S104中，将线路m跳闸，判断接地故障是否消失；如果判断结果为“是”，进入步骤S105；如果判断结果为“否”，进入步骤S106；
5)在步骤S105中，将线路m确定为故障线路，进入步骤S111；
6)在步骤S106中，提取跳闸后所有出线零序电流和母线零序电压，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值与线路m的零序电流数值最接近的线路k1，进入下一步骤；
7)在步骤S107中，将线路m重合闸，提取重合闸后所有出线零序电流和母线零序电压，选择除线路m外零序电流增量最大的三条线路，从这三条线路中确定折算电流数值与线路m的零序电流数值最接近的线路k2，进入下一步骤；
8)在步骤S108中，比较线路k1与线路k2是否为同一线路；如果判断结果为“是”，进入步骤S109；如果判断结果为“否”，进入步骤S110；
9)在步骤S109中，将线路k1定为故障线路，进入步骤S111；
10)在步骤S110中，将线路k1或k2定为故障线路，进入步骤S111；
11)在步骤S111中，该选线步骤结束。
2.如权利要求1所述一种小电流接地选线方法，其特征在于：在步骤S103中，利用有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法或谐波分析算法对故障线路进行预先判别。
3.如权利要求1所述一种小电流接地选线方法，其特征在于：在步骤S103中，从有功分量算法、小波暂态算法、首半波算法、基波幅值算法、中电阻选线算法以及谐波分析算法中选取两种以上算法，利用所选取的算法分别对故障线路进行判别，将判别结果中故障优先值最高的线路作为预判故障线路m。
4.如权利要求3所述一种小电流接地选线方法，其特征在于：在步骤S110中，从线路k1和k2中选取步骤S103中故障优先值高的线路作为故障线路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |