CN104764971A - 配电网架空线路单相接地故障识别定位方法和故障指示器 - Google Patents

Abstract

配电网架空线路单相接地故障识别定位方法和故障指示器，所述配电网架空线路单相接地故障识别定位方法包括如下步骤：1）线路正常运行后，检测所述线路的电场强度或电压，若检测到所述线路某相的电场强度的突变量或电压或电压的突变量超过设定的接地故障阀值，且持续一定时间以上；2）同步采集所述线路三相的电流波形，进行零序电流合成，若所述线路零序电流或零序电流突变量大于设定的阀值，判断该线路出现单相接地故障。本发明方法可以快速识别定位配电网架空线路单相接地故障。

Description

配电网架空线路单相接地故障识别定位方法和故障指示器

技术领域

本发明涉及配电网架空线路故障识别与故障区段定位技术领域。

背景技术

我国中压配电线路以架空线路为主，占线路总长的70％左右。由于架空线路长期暴露于野外，受周边的自然环境及人为因素等影响较大，线路故障率相对较高。统计表明，目前的用户停电绝大部分是配电网的原因引起的。某电网公司2014年统计，该年度用户的停电时间中，因配电网造成的停电时间占95％以上，其中故障停电占用户总停电时间的63.4％，配网预安排停电占32.3％。因此，快速确定配网线路故障区段，降低故障查找时间是提升故障处理效率及供电可靠性最有效的途径。

故障指示器由于其兼具经济性、不停电安装及维护方便等特点，是10kV架空线路故障诊断及定位所依托的主要技术手段。统计发现，现有故障指示器对相间短路故障具有较好的识别能力，正确动作率大于80％，但是对于单相接地故障，尤其是在小电流系统中，故障准确识别率不到60％。然而，架空线路故障多为单相接地故障，故障往往发生在分支线上，因此提升故障指示器的单相接地故障识别技术显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配电网架空线路单相接地故障识别定位方法。

本发明通过如下技术方案解决其技术问题：一种配电网架空线路单相接地故障识别定位方法，包括如下步骤：

1)线路正常运行后，检测所述线路的电场强度或电压，若检测到所述线路某相的电场强度的突变量或电压或电压的突变量超过设定的接地故障阀值，且持续一定时间以上；

2)同步采集所述线路三相的电流波形，进行零序电流合成，若所述线路零序电流或零序电流突变量大于设定的阀值，判断该线路出现单相接地故障。

所述线路正常运行后是指线路有电压或有电流超过一定时间后。

本发明还提供一种能通过所述方法进行配电网架空线路单相接地故障识别定位的故障指示器，所述故障指示器包括三相探头和通讯终端，所述探头分装于所述线路的各相上，与所述通讯终端无线通讯；

所述探头在检测到所述线路有电流或有电压超过一定时间后，实时监测所述线路的电场强度的突变量，若所述探头检测到电场强度的突变量超过设定阈值，且持续一定时间以上，则发出故障预警信号告知所述通信终端，所述通信终端收到所述故障预警信号后，对三相探头同时发出电流录波信号，触发三相探头录波，三相探头收到电流录波信号后，启动电流录波，采集预设时间段内的电流暂态波形，并发送给所述通讯终端，所述通讯终端汇集由三相探头采集的电流信息后，进行零序电流合成，若零序电流或零序电流突变量越过设定阈值，则判断线路发生单相接地故障。

所述若零序电流突变量越过设定阈值，具体通过如下方式实现：

将所述合成的零序电流与所述通讯终端存储的零序电流历史值比较，判断零序电流突变量是否越过设定阈值；所述零序电流历史值通过如下方式获取：所述通信终端定期向所述探头发出电流录波信号，触发三相探头录波，并将三相探头传送回的电流信息进行零序电流合成，并将结果保存。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：本发明方法可以快速识别定位配电网架空线路单相接地故障，本发明的故障指示器解决了现有故障指示器对单相接地故障判断准确率不高的问题，而且仅通过更新现有故障指示器的程序即可实现，实现简单，成本低。

附图说明

图1为本发明配电网架空线路单相接地故障判断示意图。

具体实施方式

本发明工作原理如下：

当线路发生单相接地故障时，系统将会发生如下方面的变化：

(1)电压突变

对于小电流接地系统，故障发生时，系统中性点发生偏移，非故障相电压上升为线电压，约为

对于大电流接地系统，单相接地故障相当于短路发生在直接接地的中性点附近，故障相电压约等于0，非故障相电压反向，电压的绝对值约为

(2)零序电流突变

对于小电流接地系统，由于中线点非有效接地，无法形成零序回路，但系统各线路对地有对地电容电流，当线路发生单相接地时，非故障线路的对地容性电流将通过故障点流回线路，使各相电流不一致产生零序电流；

对于大电流接地系统，由于中性点有效接地，在发生接地故障后可形成零序回路，可以直接产生零序电流，且幅值较大。

根据上述原理可知，无论是大电流接地系统还是小电流接地系统，发生单相接地故障时，都会引起电压及零序电流的变化，因此，本发明针对单相接地故障发生时的特点，提出了如下方法识别定位配电网架空线路单相接地故障。

一种配电网架空线路单相接地故障识别定位方法，包括如下步骤：

1)线路正常运行后，检测所述线路的电场强度或电压，若检测到所述线路某相的电场强度的突变量或电压或电压的突变量超过设定的接地故障阀值，且持续一定时间以上；

2)同步采集所述线路三相的电流波形，进行零序电流合成，若所述线路零序电流突变大于设定的阀值，判断该线路出现单相接地故障。

所述线路正常运行后是指线路有电压或有电流超过一定时间后。

导线周围电场强度的变化可用于表征线路电压的变化，所以本发明中可以直接检测线路的电压，也可以通过检测导线周围的电场强度来替代电压的检测。

故障指示器一般由电流、电场和时间检测、故障判别、故障指示驱动、故障状态指示及信号输出和自动延时复位控制等部分组成。故障指示器的探头沿线路分布，可以采集线路电场强度，还可以进行短时间的故障录波。通信终端安装于杆塔上，与探头采用短距离无线通信技术进行数据交互。通信终端除了具备数据通信能力外，还可以将探头传回的三相电流波形进行处理，合成零序电流及故障识别。

本发明通过更新现有故障指示器的程序，获得一种能进行配电网架空线路单相接地故障识别定位的故障指示器，包括三相探头和通讯终端，探头分装于线路的各相上，与通讯终端无线通讯。

线路上电后，故障指示器避开线路合闸涌流，并经过30s延时后启动正常工作，完成充电判据。通过探头采集所述线路的电场强度的突变量，若检测到电场强度的突变量超过设定阈值，且持续10秒以上，则发出故障预警信号告知通信终端，通信终端收到故障预警信号后，对三相探头同时发出电流录波信号，触发三相探头录波，三相探头收到电流录波信号后，启动电流录波，采集预设时间段内的电流暂态波形，并发送给通讯终端，通讯终端汇集由三相探头采集的电流信息后，进行零序电流合成，若零序电流或零序电流突变量越过设定阈值，则判断线路发生单相接地故障，否则，判断线路出线异常扰动。

线路正常运行时，探头实时监测线路上的电流幅值和电场强度的突变量。通信终端定期向探头发出电流录波信号，并将探头发送过来的三相电流合成零序电流，保存在存储中，待故障发生时用于辅助判断零序电流是否发生变化。所述零序电流的阈值由线路最大不平衡电流时对应的零序电流乘以经验系数得到。

Claims (4)

1.一种配电网架空线路单相接地故障识别定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）线路正常运行后，检测所述线路的电场强度或电压，若检测到所述线路某相的电场强度的突变量或电压或电压的突变量超过设定的接地故障阀值，且持续一定时间以上；

2）同步采集所述线路三相的电流波形，进行零序电流合成，若所述线路零序电流或零序电流突变量大于设定的阀值，判断该线路出现单相接地故障。

2.根据权利要求1所述的配电网架空线路单相接地故障识别定位方法，其特征在于，所述线路正常运行后是指线路有电压或有电流超过一定时间后。

3.一种能通过权利要求1或2中所述方法进行配电网架空线路单相接地故障识别定位的故障指示器，所述故障指示器包括三相探头和通讯终端，所述探头分装于所述线路的各相上，与所述通讯终端无线通讯；

所述探头在检测到所述线路有电流或有电压超过一定时间后，实时监测所述线路的电场强度的突变量，若所述探头检测到电场强度的突变量超过设定阈值，且持续一定时间以上，则发出故障预警信号告知所述通信终端，所述通信终端收到所述故障预警信号后，对三相探头同时发出电流录波信号，触发三相探头录波，三相探头收到电流录波信号后，启动电流录波，采集预设时间段内的电流暂态波形，并发送给所述通讯终端，所述通讯终端汇集由三相探头采集的电流信息后，进行零序电流合成，若零序电流或零序电流突变量越过设定阈值，则判断线路发生单相接地故障。

4.根据权利要求3所述的故障指示器，其特征在于，所述若零序电流突变量越过设定阈值，具体通过如下方式实现：

将所述合成的零序电流与所述通讯终端存储的零序电流历史值比较，判断零序电流突变量是否越过设定阈值；所述零序电流历史值通过如下方式获取：所述通信终端定期向所述探头发出电流录波信号，触发三相探头录波，并将三相探头传送回的电流信息进行零序电流合成，并将结果保存。