CN106443334A - 一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，属于电力系统故障选线技术领域。本发明根据配电网络运行的参数搭建仿真模型，通过在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到各仿真线路在接地故障下产生线路工频量零序电流信号。选取故障后10ms内的零序电流；然后定义线路的零序电流差分函数，求取零序电流的差分函数，再利用差分函数构造故障判别式，利用故障判别式比较各线路零序电流极性，当某条线路的故障判别式值等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为故障线路；当故障判别式值不等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为非故障线路。

Description

一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法
技术领域
本发明涉及一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，属于电力系统故障选线技术领域。
背景技术
配电网是电力系统中与用户联系最为直接的环节,其覆盖面广泛,相比于输电网故障机率高,且单相接地是配网运行中发生的主要故障类型。当中性点经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障时，电网的三相线电压之间始终保持对称性，由于消弧线圈的补偿作用，产生的故障电流较小，根据电力系统运行规程这种情况下系统可以带故障继续运行1-2h，不必立刻跳闸，保持对负荷的供电连续性。但这样长时间运行将给配电网带来巨大的安全隐患，因此有必要对配电网故障选线的方法进行优化和研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，目的是针对配电网中线路发生单线接地故障时能够快速地进行选线分析；减少现场运行维护人员进行故障分析的工作量，快速锁定故障范围，选线准确率较高，能够满足配电网安全稳定运行的需要。
本发明的技术方案是：一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，根据配电网络运行的参数搭建仿真模型，通过在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到各仿真线路在接地故障下产生线路工频量零序电流信号。选取故障后10ms内的零序电流；然后定义线路的零序电流差分函数，求取零序电流的差分函数，再利用差分函数构造故障判别式，利用故障判别式比较各线路零序电流极性，当某条线路的故障判别式值等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为故障线路；当故障判别式值不等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为非故障线路。
具体步骤为：
(1)提取各仿真线路零序电流信号i0i(t)：
①根据配电网中变电站的实际运行的参数搭建电磁暂态仿真模型；
②在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到配电网线路仿真模型在接地故障下产生相应的各线路零序电流信号i0i(t)；
(2)将仿真故障发生后10ms内的零序电流i0i(t)进行差分处理：
①定义零序电流的差分函数Fi(t)：
其中，Fi(t)为故障后第i条线路的零序电流差分函数；i0i(t)为第i条线路的零序电流；N为馈线条数；m为10ms内零序电流信号数据的长度；
②利用符号函数构造故障判别式Pi(t)：
(3)利用故障判别式Pi(t)进行选线：
当Pi(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则线路i为故障线路；
当Pi(t)≠max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则i为非故障线路。
本发明的有益效果是：本方法的目的是实现配电网的故障选线，利用故障信号中的工频量实现选线，该选线原理简单，采样频率低，准确度较高，选线算法易于实现。
附图说明
图1是本发明仿真配电网结构图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，根据配电网络运行的参数搭建仿真模型，通过在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到各仿真线路在接地故障下产生线路工频量零序电流信号i0i(t)；选取故障后10ms内的零序电流i0i(t)；然后定义线路的零序电流差分函数Fi(t)，求取零序电流i0i(t)的差分函数Fi(t)，再利用差分函数Fi(t)构造Pi(t)，利用Pi(t)比较各线路零序电流极性，当Pi(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则线路i为故障线路；当Pi(t)≠max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则i为非故障线路。
具体步骤为：
(1)提取各仿真线路零序电流信号i0i(t)：
①根据配电网中变电站的实际运行的参数搭建电磁暂态仿真模型；
②在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到配电网线路仿真模型在接地故障下产生相应的各线路零序电流信号i0i(t)；
(2)将仿真故障发生后10ms内的零序电流i0i(t)进行差分处理：
①定义零序电流的差分函数Fi(t)：
其中，Fi(t)为故障后第i条线路的零序电流差分函数；i0i(t)为第i条线路的零序电流；N为馈线条数；m为10ms内零序电流信号数据的长度；
②利用符号函数构造故障判别式Pi(t)：
(3)利用故障判别式Pi(t)进行选线：
当Pi(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则线路i为故障线路；
当Pi(t)≠max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则i为非故障线路。
实施例2：本实施例其他部分与实施例1相同，如图1所示，110kV/35kV配电网仿真模型如图1所示，它有6条馈线，Z字型变压器中性点通过消弧线圈串联电阻接地。架空馈线L1＝18km、L3＝30km、电缆馈线L2＝7km。该电网中的G为无限大电源；T为主变压器，变比为110kV/35kV，联结组别为YN/d11；TZ是Z字形变压器；L为消弧线圈；R为消弧线圈的阻尼电阻。馈线采用架空线路、架空线—电缆混合线路和电缆线路三种线路。负荷选用恒定功率负荷模型。
(1)馈线L2距离始端10公里处B相发生单相接地故障，接地电阻10Ω，故障角为60°，采样频率为1kHz。配电网发生故障后，提取故障后各线路10ms时窗内零序电流数据。
由以上选线步骤(1)～(3)，最终计算得到P2(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}，即线路L2发生单相接地故障，选线结果正确。
(2)馈线L1距离始端6公里处A相发生单相接地故障，接地电阻5Ω，故障角为30°，采样频率为1kHz。配电网发生故障后，提取故障后各线路10ms时窗内零序电流数据。
由以上选线步骤(1)～(3)，最终计算得到P1(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}，即线路L1发生单相接地故障，选线结果正确。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，其特征在于：根据配电网络运行的参数搭建仿真模型，通过在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到各仿真线路在接地故障下产生线路工频量零序电流信号。选取故障后10ms内的零序电流；然后定义线路的零序电流差分函数，求取零序电流的差分函数，再利用差分函数构造故障判别式，利用故障判别式比较各线路零序电流极性，当某条线路的故障判别式值等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为故障线路；当故障判别式值不等于所有线路故障判别式最大值时，则该线路为非故障线路。
2.根据权利要求1所述的基于零序电流差分极性比较的配电网故障选线方法，其特征在于具体步骤为：
(1)提取各仿真线路零序电流信号i0i(t)：
①根据配电网中变电站的实际运行的参数搭建电磁暂态仿真模型；
②在仿真模型中设置不同线路和相别单相接地故障，得到配电网线路仿真模型在接地故障下产生相应的各线路零序电流信号i0i(t)；
(2)将仿真故障发生后10ms内的零序电流i0i(t)进行差分处理：
①定义零序电流的差分函数Fi(t)：
F i ( t ) = Σ j = 1 m - 1 [ i 0 ( j + 1 ) - i 0 ( j ) ] i = 1 , 2 ... N ; j = 1 , 2 ... m - l - - - ( 1 )
其中，Fi(t)为故障后第i条线路的零序电流差分函数；i0i(t)为第i条线路的零序电流；N为馈线条数；m为10ms内零序电流信号数据的长度；
②利用符号函数构造故障判别式Pi(t)：
P i ( t ) = | Σ k = 1 , k ≠ i N sgn [ F i ( t ) ] × sgn [ F k ( t ) ] | k = 1 , 2 ... N - - - ( 2 )
(3)利用故障判别式Pi(t)进行选线：
当Pi(t)＝max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则线路i为故障线路；
当Pi(t)≠max{P1(t),P2(t)...,Pn(t)}时，则i为非故障线路。
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