CN105974254B - 基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，利用小电流接地系统单相接地故障发生相对时刻、零序电压相对大小和零序电压波头变化来确定单相接地故障综合选线方法中暂态故障判据和稳态故障判据所占权重，计算各线路的综合判据，综合故障判据最大的线路即为故障线路。本发明在计算权重时只需要分析基波的电压分量，有效解决了由于小电流接地系统单相接地故障时暂态分量的频率、大小、相位等参数变化大导致的计算困难的问题，提高了选线的准确性，在配电网中具有广泛的应用前景。

Description

基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法。

背景技术

小电流接地系统单相接地故障选线一直是继电保护的一个难点。由于小电流接地系统发生单相接地故障时故障特征比较复杂，故障类型多，其故障分量相对而言有非常小，因此严重的影响了接地故障选线的准确性。为此，大量电力工作者也提出了一些利用接地故障后的零序分量特征实现的选线方法。

现有的选线方法主要分为以下几类：一类是利用接地故障后的零序基波稳态分量来实现选线，这类方法在发生电弧性接地故障个尤其是间歇性电弧急切地故障时其准确性会受到较大影响。一类是利用零序暂态分量来实现选线，但是当电网发生高阻等稳态接地故障时，稳态分量很小或几乎没有，导致该类方法失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，具体步骤如下：

步骤1，通过检测零序电压的大小判断小电流接地系统是否发生单相接地故障，若是则执行下一步，否则结束；

步骤2，判断出故障相；

步骤3，利用微机选线装置的采样数据计算出故障发生的相对时间；

步骤4，利用单相接地故障发生的相对时间，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于故障发生相对时间的权重；

步骤5，利用单相接地故障后零序电压的大小，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压的权重；

步骤6，利用故障时刻后零序电压波头的变化，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压波头变化的权重；

步骤7，通过上述三种权重确定暂态选线判据和稳态选线判据的综合权重；

步骤8，利用综合权重计算各线路的综合判据，综合故障判据最大的线路即为故障线路。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明综合利用了故障相对时刻、零序电压的相对大小、零序电压波头的变化等因素，为暂态选线判据和稳态选线判据的综合提供了较精确的综合权重，有利于提高小电流接地系统单相接地选线的准确性；

(2)本发明在计算权重时只需要分析基波的电压分量，有效解决了由于小电流接地系统单相接地故障时暂态分量的频率、大小、相位等参数变化大导致的计算困难的问题。

具体实施方式

本发明的一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，通过检测分析小电流接地系统的三相电压和零序电压的基波分量，在确定故障相对时刻、零序电压相对大小、零序电压波头变化的基础上综合确定小电流接地系统单相接地故障时稳态选线判据和暂态选线判据的权重，从而实现综合选线。本发明的具体步骤如下：

步骤1、通过检测零序电压的大小判断小电流接地系统是否发生单相接地故障，若是则执行下一步，否则结束；具体为：

设U₀为监测到的零序电压值，U_0zd为零序电压整定值，当U₀≥U_0zd时，判断为发生单相接地故障；

步骤2、判断出故障相：

将零序电压式前移π/4得即

分别将三相相电势与相加求得各相修正后的对地电压：

计算(2)式中各相的对地电压的幅值，其中幅值最小相即为故障相。

步骤3、利用微机选线装置所采样的数据计算出故障发生的相对时间t_g；

其中故障发生的相对时间t_g为故障时刻与故障相电压最大点之间的时间间隔，采样的数据包括零序电压和相电压；

当某一时刻j的采样电压值满足式(3)时，该时刻即判断为故障时刻；分别通过零序电压、相电压计算相关的故障时刻，并以两者的平均值作为实际的故障时刻；

式中，u(j)为电压的第j个采样值，M为整定值，N为一个工频周期中的采样数；

假设判断出故障时刻j后，比较该采样点前的半个基波周期内故障相电压采样值的绝对值，判断离故障时刻最近的最大值相对应的采样点数k；

则故障发生的相对时间t_g为：

t_g＝(j-k)×T_s (4)

式中，k为故障时刻前故障相电压首个峰值所对应的采样点，j为故障时刻故障相电压所对应的采样点，T_s为采样周期；

步骤4、利用单相接地故障发生的相对时刻，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于故障发生相对时间的权重；

由式(5)、(6)分别求出暂态选线判据和稳态选线判据基于故障发生相对时间的权重z₁、w₁：

z₁＝cos²(ωt_g) (5)

w₁＝1-z₁ (6)

式中ω＝100π；

步骤5、利用单相接地故障后零序电压的大小，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压的权重；

由式(7)、(8)分别求出暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压与系统线电压比值的权重z₂、w₂；

w₂＝1-z₂ (8)

式中，U₀故障后基波零序电压测量，U_mn故障后线电压测量值；

步骤6、利用故障时刻后零序电压波头的变化，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压波头变化的权重；

计算出故障时刻后2个工频周期内4个基波零序电压波头的幅值，分别为：U_0f1、U_0f2、U_0f3、U_0f4，由式(9)计算出零序电压波头的变化值ΔU₀：

由ΔU₀计算出基于零序电压波头电压变化而确定的暂态选线法和稳态选线法的权重z₃、w₃，如式(10)、(11)所示：

w₃＝1-z₃ (11)

步骤7、通过上述三种权重确定暂态选线判据和稳态选线判据的综合权重：

步骤8、利用综合权重计算出各线路的综合判据，综合故障判据最大的线路即为故障线路；具体为：

利用基于暂态零序电流互积求和法的暂态选线法计算各线路的暂态选线判据G_i，利用基于零序电流群体比幅比相法或基于零序电流有功分量法的稳态选线方法计算各线路的稳态故障判据S_i，由式(13)计算出各线路的综合故障判据p_i：

p_i＝G_i·z+S_i·w (13)

式中，i＝1～n，n为系统中线路总数；

在p₁～p_n中寻找最大值p_max，该最大值p_max所对应的线路即为故障线路。

Claims (5)

1.一种基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，通过检测零序电压的大小判断小电流接地系统是否发生单相接地故障，若是则执行下一步，否则结束；

步骤2，判断出故障相；

步骤3，利用微机选线装置的采样数据计算出故障发生的相对时间；

步骤4，利用单相接地故障发生的相对时间，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于故障发生相对时间的权重；暂态选线判据和稳态选线判据基于故障发生相对时间的权重z₁、w₁为：

z₁＝cos²(ωt_g)

w₁＝1-z₁

式中，t_g为单相接地故障发生的相对时间，ω＝2πf＝100π；

步骤5，利用单相接地故障后零序电压的大小，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压的权重；

步骤6，利用故障时刻后零序电压波头的变化，确定暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压波头变化的权重；

步骤7，通过上述三种权重确定暂态选线判据和稳态选线判据的综合权重；

步骤8，利用综合权重计算各线路的综合判据，综合故障判据最大的线路即为故障线路。

2.根据权利要求1所述的基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，其特征在于，暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压与系统线电压比值的权重z₂、w₂为：

w₂＝1-z₂

式中，U₀故障后基波零序电压测量，U_mn故障后线电压测量值。

3.根据权利要求1所述的基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，其特征在于，暂态选线判据和稳态选线判据基于零序电压波头电压变化的权重z₃、w₃分别为：

w₃＝1-z₃

式中，ΔU₀为故障后零序电压幅值的变化绝对值。

4.根据权利要求1所述的基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，其特征在于，通过上述三种权重确定暂态选线判据和稳态选线判据的综合权重z和w：

5.根据权利要求1所述的基于电压计算综合权重的暂稳态选线方法，其特征在于：步骤8具体为：

利用暂态选线法和稳态选线方法分别计算出各线路的暂态选线判据G_i和稳态故障判据S_i，通过下式计算出各线路的综合判据p_i；

p_i＝G_i·z+S_i·w

式中，i＝1～n，n为系统中线路总数；

在p₁～p_n中寻找最大值p_max，该最大值p_max所对应的线路即为故障线路。