CN106154116A - 一种配电网接地故障定位方法 - Google Patents

一种配电网接地故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网接地故障定位方法,包括步骤:1)依靠安装在线路上的配电自动化终端,包括但不限于DTU、FTU以及故障指示器等,可以测得线路各相电流,并且每个终端可以与配电主站实现通信功能;2)当配电网系统发生单相接地故障时,配电自动化终端可以计算各相电流故障前后的突变量,并将该突变量传送至配电主站;3)配电主站根据上送的各节点相电流突变量,计算相邻节点各相纵向电流突变量,并将其归一化,依据纵向电流突变量归一化值实现接地故障定位,并将故障定位点显示在配电主站的动态拓扑图中。本发明可准确地选出发生单相接地故障的线路区段,实现配电网接地故障区段定位,克服了单纯电流突变量受电网规模和接地故障条件的影响。

Description

一种配电网接地故障定位方法
技术领域
本发明涉及配电网故障处理领域,具体来说是一种配电网接地故障定位方法。
背景技术
6~66kV配电网中性点大多采用非有效接地方式,主要包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种方式,发生单相接地故障时,由于三相之间线电压仍然保持对称,因此可以短时继续向负荷供电,但是由于接地故障电流较小,给故障定位带来了困难,影响了故障抢修效率。
目前,接地故障定位技术根据特征量来源不同主要分为被动法和主动法,被动法以接地故障发生后本身的信号为特征量实现故障定位,包括行波法、突变量法等,由于接地故障本身的特征量与接地点过渡电阻、故障初相角等故障条件密切相关,导致实该类方法的实际应用效果并不是很理想;主动法是在接地故障发生后,人为地通过信号注入设备向电网注入特定的电流信号,通过检测特定的信号实现故障定位,该类方法一方面需要增加额外的设备,另一方面注入的特定信号容易受到配电线路复杂程度、电网谐波含量等的影响,因此该类方法应用效果同样欠佳。
发明内容
针对现有方法存在的上述不足,本发明目的是在于提供一种配电网接地故障定位方法,实现配电网接地故障区段定位,克服了单纯电流突变量受电网规模和接地故障条件的影响,提高了配电网接地故障定位的智能化。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种配电网接地故障定位方法,具体包含以下步骤:
第一步:依靠安装在线路上的配电自动化终端,包括但不限于DTU、FTU以及故障指示器等,可以测得线路各相电流,并且每个终端可以与配电主站实现通信功能。
第二步:当配电网系统发生单相接地故障时,配电自动化终端可以计算各相电流故障前后的突变量,并将该突变量传送至配电主站。
第三步:配电主站根据各配电自动化终端上送的各节点相电流突变量,计算相邻节点各相纵向电流突变量,并将其归一化,依据纵向电流突变量归一化值实现接地故障定位,并将故障定位点显示在配电主站的动态拓扑图中。
所述的配电网接地故障定位方法具体方法为:
1)发生接地故障时,依次取得配电自动化终端安装处各相电流幅值突变量IA1IB1IC1IA2IB2IC2、……、IANIBNICN,N为线路终端安装数量,下同,A、B、C为三相相别,下同,电流幅值即为相电流半波真有效值按照下式计算
I m = 1 M Σ j = 1 M i j
式中,ij为相电流第j个采样值,M为10ms内电流采样点数。
2)配电主站依据相邻相电流突变量计算各区段每相纵向电流变化,即
IZAiIAi-△IAi+1
IZBiIBi-△IBi+1
IZCiICi-△ICi+1
其中i取1,2……N-1,下同;IZAi为A相纵向电流变化,IZBi为B相纵向电流变化,IZCi为C相纵向电流变化。
3)将每个区段纵向电流变化按照相别进行归一化处理,即
I Δ N Z A i = I Δ Z A i I Δ Z A i + I Δ Z B i + I Δ Z C i
I Δ N Z B i = I Δ Z B i I Δ Z A i + I Δ Z B i + I Δ Z C i
I Δ N Z C i = I Δ Z C i I Δ Z A i + I Δ Z B i + I Δ Z C i
其中,INZAi为A相纵向电流变化归一化值,INZBi为B相纵向电流变化归一化值,INZCi为C相纵向电流变化归一化值。
4)当INZAi>0.8、INZBi<0.2、INZCi<0.2时,判定区段i发生A相接地故障;
INZAi<0.2、INZBi>0.8、INZCi<0.2时,判定区段i发生B相接地故障;
INZAi<0.2、INZBi<0.2、INZCi>0.8时,判定区段i发生C相接地故障;
上述三个条件均不满足,认为该区段没有接地故障。
5)当某条线路所有区段均为检测到接地故障,则认为该条线路没有故障,当所有线路均为检测到接地故障,则认为发生变电站母线接地故障。
本发明通过对接地故障电流突变量进行纵向和横向比较,实现配电网接地故障区段定位,克服了单纯电流突变量受电网规模和接地故障条件的影响,同时又不需要增加额外的设备并与之相配合,提高了接地故障定位的准确性和实用性;本配电网接地故障区段定位方法采用接地故障暂态电流进行比较,与电网中性点接地方式和线路类型无关,同时降低了故障判断特征量与接地故障条件的耦合性;配电主站可以根据配电自动化终端上送故障特征量,自动判断故障区段,并显示故障定位结果,提高了配电网接地故障定位的智能化。
附图说明
图1是采用本发明的配电网接地故障故障系统结构图;
图2是配电线路发生单相接地故障示意图;
图3是10kV中性点经消弧线圈接地配电网;
具体实施方式
下面结合附图对本发明的配电网接地故障定位方法的具体实施方式作详细说明:
图1所示配电网接地故障故障系统结构图,实现接地故障定位功能包括安装在线路上可以测得相电流的FTU、DTU以及故障指示器等配电自动化终端设备和具备接地故障位置判断的配网主站,二者之间可以进行相互通信,通信方式包括但不限于光纤、GPRS/GSM、PLC(电力线载波)、WLAN以及微波等。
图2所示为某中性点不接地配电网,共有两条出线,接地故障发生在线路1的K点处,设A相经过渡电阻Rd接地,那么故障发生前后故障点前后各相电流变化如表1所示
表1
表中,IL为负荷电流,I0X1,I0X2,I0X3(X取A、B、C,下同)为正常运行时各相对地电容电流,I0X1’,I0X2’,I0X3’为接地故障后各相对地电容电流,I0为系统总的电容电流,理论上
I 0 A 1 = I 0 B 1 = I 0 C 1 I 0 A 2 = I 0 B 2 = I 0 C 2 I 0 A 3 = I 0 B 3 = I 0 C 3 - - - ( 1 )
I 0 A 1 , = I 0 A 2 , = I 0 A 3 , = 0 I 0 B 1 , = I 0 C 1 , = &radic; 3 I 0 B 1 I 0 B 2 , = I 0 C 2 , = &radic; 3 I 0 B 2 I 0 B 3 , = I 0 C 3 , = &radic; 3 I I 0 B 3 - - - ( 2 )
I0=I0X1’+I0X2’+I0X3’ (3)
由表1可知,故障点前后故障相纵向电流变化量与非故障相纵向电流变化量差异明显,采用单纯电流变化时,各测量点电流时大小之间的比较小,并且与故障位置和过渡电阻密切相关,而采用纵向电流变化,各测量点电流是有和没有的比较,这样就降低特征量与故障点过渡电阻的耦合性。
另外,不论配电网中性点为不接地还是谐振接地,接地故障开始阶段的暂态过程中,故障电流主要由线路对地电容的充放电电流所决定,因此上述基于纵向电流变化的接地故障定位方法同样适用于中性点经消弧线圈接地系统
下面是本发明的一个优选实施例,该实施例针对具体的配电网的某条线路,采用本发明的方法实现接地故障定位功能。本发明的其它的特征、目的和优点也可以从实施例的说明和附图中看出。
图3为10kV中性点经消弧线圈接地配电网,共4条线路,消弧线圈按照5%过补偿设定,线路参数根据《工业与民用配电设计手册》,架空线路零序电流为30mA/km,电缆线路为2.46A/km,其中在线路3的中间位置发生A相接地故障,仿真不同过渡电阻时利用本发明所述方法实现接地故障定位。
表2为不同过渡电阻接地故障时纵向电流变化,分析可知随着过渡电阻增大故障相和非故障相纵向电流变化都在减小,但是故障相值始终比较大,而非故障相始终比较小,二者差异比较明显。
表2
表3为表2中数据的归一化值,与上述纵向电流变化相比,归一化后故障
相与非故障相差异更加明显,更加具有普遍性,故障最小为0.9473,非故障相最大为0.0289。
基于上述,本实施例明通过对接地故障电流突变量进行纵向和横向比较,实现配电网接地故障区段定位,克服了单纯电流突变量受电网规模和接地故障条件的影响,同时又不需要增加额外的设备并与之相配合,提高了接地故障定位的准确性和实用性;本配电网接地故障区段定位方法采用接地故障暂态电流进行比较,与电网中性点接地方式和线路类型无关,同时降低了故障判断特征量与接地故障条件的耦合性;配电主站可以根据配电自动化终端上送故障特征量,自动判断故障区段,并显示故障定位结果,提高了配电网接地故障定位的智能化。
上述施例仅表达了本发明的一种实施方式,其描述较为详细,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,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离发明构思的前提下,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 (5)

1.一种配电网接地故障定位方法,其特征在于,其包括以下步骤:
1)在线路上安装测得配电自动化终端和具备接地故障位置判断的配网主站,该配电自动化终端可测得线路各相电流,并且每个配电自动化终端与配电主站相互通信;
2)当配电网系统发生单相接地故障时,配电自动化终端计算各相电流故障前后的突变量,并将该突变量传送至配电主站;
3)配电主站根据各配电自动化终端上送的各节点相电流突变量,计算相邻节点各相纵向电流突变量,并将各相纵向电流突变量按照相别进行归一化处理,依据各相纵向电流突变量归一化值实现接地故障定位,并将故障定位点显示在配电主站的动态拓扑图中;
所述步骤3)中,接地故障定位判断方法为:
(1)当INZAi>0.8、INZBi<0.2、INZCi<0.2时,判定区段i发生A相接地故障;
(2)当INZAi<0.2、INZBi>0.8、INZCi<0.2时,判定区段i发生B相接地故障;
(3)当INZAi<0.2、INZBi<0.2、INZCi>0.8时,判定区段i发生C相接地故障;
(4)上述三个条件均不满足,认为该区段没有接地故障;其中,INZAi为A相纵向电流变化归一化值,INZBi为B相纵向电流变化归一化值,INZCi为C相纵向电流变化归一化值。
2.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障定位方法,其特征在于,所述的步骤2)中,所述突变量为相电流半波真有效值的突变量,相电流半波真有效值Im计算公式为:
I m = 1 M &Sigma; j = 1 M i j
式中,ij为相电流第j个采样值,M为10ms内电流采样点数。发生接地故障时,依次取得配电自动化终端安装处各相电流幅值突变量IA1IB1IC1IA2IB2IC2、……、IANIBNICN,N为线路终端安装数量,下同,A、B、C为三相相别,下同,电流幅值按照下式计算
I m = 1 M &Sigma; j = 1 M i j
式中,ij为相电流第j个采样值,M为10ms内电流采样点数。
3.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障定位方法,其特征在于,所述的步骤3)中,纵向电流变化计算为:
IZAiIAi-△IAi+1
IZBiIBi-△IBi+1
IZCiICi-△ICi+1
其中i取1,2……N-1,下同;IZAi为A相纵向电流变化,IZBi为B相纵向电流变化,IZCi为C相纵向电流变化。
4.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障定位方法,其特征在于,所述的步骤3)中,纵向电流变化归一化计算公式如下:
I &Delta; N Z A i = I &Delta; Z A i I &Delta; Z A i + I &Delta; Z B i + I &Delta; Z C i
I &Delta; N Z B i = I &Delta; Z B i I &Delta; Z A i + I &Delta; Z B i + I &Delta; Z C i
I &Delta; N Z C i = I &Delta; Z C i I &Delta; Z A i + I &Delta; Z B i + I &Delta; Z C i .
5.根据权利要求1所述的一种配电网接地故障定位方法,其特征在于,所述的步骤1)中,所述配电自动化终端包括FTU、DTU以及故障指示器。
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