CN106501678A - 一种小电流接地故障选线方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地故障选线方法及系统，通过判断故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征是否超过预设值，如果是，则直接选出故障线路；否则，计算所有非故障线路的故障可信度，并排序，按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。本发明同时显示多条线路可信度，并根据可信度的大小排序依次选择故障线路，有效的减少非故障线路停电、提高电力系统供电可靠性。

Description

一种小电流接地故障选线方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统输变电技术领域，特别涉及一种小电流接地故障选线方法及系统。

背景技术

小电流接地电力系统发生单相接地故障，接地电流比较小，故障线路不需要快速跳闸。但是，需要故障选线装置选择出故障线路，以便安排故障线路停电检修。

如果母线有多条出线，当电力系统发生单相接地故障，现有的故障选线装置的工作是，必须从所有这些出线中选出一条故障线路，并且认为其它线路都是非故障线路。其缺点是，剩余的其它非故障线路的故障特征没有区分，一旦故障线路选择错误，这些非故障线路只能采用依次手动拉闸停电的方法找出故障线路。由于现有的故障选线方法及其装置正确动作率不高，经常造成非故障线路手动拉闸、停电，降低了电力系统供电可靠性。

每年都有许多小电流接地故障选线新方法被提出，并申请专利。但是，这些新方法都是对检测出故障特征最大的线路的检测方法进行改进，检测出故障特征最大的线路后，其它线路的故障信息都作废。对故障信息只能进行一次处理，一旦发现错误，不能对其它线路故障信息进行再次分析处理。故障信息没有得到充分利用，造成现有的故障选线方法及其装置动作正确率不高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种小电流接地故障选线方法及系统，本发明显示多条线路可信度，选择故障线路，有效的减少非故障线路停电、提高电力系统供电可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种小电流接地故障选线方法，判断故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征是否超过预设值，如果是，则直接选出故障线路；否则，计算所有非故障线路的故障可信度，并排序，按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。

故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征小于预设值时，具体步骤包括：

(1)从所有供电线路中选取最可能是非故障线路的若干条线路，剩下的线路形成待选线路集合；

(2)分别计算各条待选线路是故障线路的可信度，若只有一条线路可信度超过其余待选线路可信度大于设定值，该线路为故障线路，否则对所有待选线路的可信度进行从大到小的排序，依次跳闸，直至选出故障线路。

所述步骤(1)中，利用现有的小电流接地故障选线方法从N条线路中选出最可能是非故障线路的N/2条线路，N为正整数。

所述步骤(2)中，利用现有的小电流接地故障选线方法分别计算各条待选线路是故障线路的可信度。

所述现有的小电流接地故障选线方法，包括但不限于零序电流群幅比较法、零序电流群相比较法、零序功率方向法、故障暂态零模选择频带特征法、绝缘检测法、有功电流接地保护法、功率方向接地保护法、残流增量接地保护法和/或小波分析选线法。

所述步骤(2)中，计算各条待选线路是故障线路的可信度的方法具体为：

(2-1)计算所有待选线路的参数值；

(2-2)计算非故障线路特征标准值；

(2-3)取非故障特征标准值的反方向的对应值作为故障特征标准值；

(2-4)以某待选线路的故障特征实际值与非故障特征标准值之差的绝对值为分子，以故障特征标准值与非故障特征标准值之差的绝对值为分母，求得其比值的百分数，为该线路是故障线路的可信度。

所述步骤(2)中，如果只有一条线路可信度＞α％，其余线路可信度＜δ％，则直接判断该线路是故障线路。

所述步骤(2)中，如果有两条以上线路可信度＞δ％，但只有一条线路可信度＞α％，且最大可信度与其它线路可信度之差都＞β％，则最大可信度线路是故障线路，并依次显示可信度＞50％中的可信度最大的M条线路的可信度和显示这M条线路相关特征信息。

所述步骤(2)中，如果有两条以上线路可信度＞δ％，且最大可信度与其它线路可信度之差＜β％，依次显示可信度＞δ％中的可信度最大的M条线路的可信度和显示这M条线路相关特征信息，M≤N/2，且M为正整数。

优选的，α＝60～90；β＝20～40；δ＝40～60。

一种小电流接地故障选线系统，包括：

数据采集单元，对所有供电线路的对应参数值进行实时采集，并计算得到故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征；

判断单元，判断故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征是否超过预设值，并将判断结果传输给主处理器；

主处理器，根据判断结果，若是则直接选出故障线路；否则，计算所有非故障线路的故障可信度，并排序，按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。

所述主处理器进一步包括：

筛选模块，从所有供电线路中剔除最可能是非故障线路的若干条线路，剩下的线路形成待选线路集合；

可信度比较模块，计算各条待选线路是故障线路的可信度，对可信度进行比较，若只有一条线路可信度超过其余待选线路可信度大于设定值，该线路为故障线路，否则对所有待选线路的可信度进行从大到小的排序，依次跳闸，直至确定故障线路；

显示模块，显示从大到小排序的待选线路的可信度及其对应参数值。

本发明的有益效果为：本发明在故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征区分十分明显的条件下，直接选出故障线路。在故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征区分不明显的条件下，显示可信度较大的M条线路的可信度及其相关信息。参考显示的信息，可以结合经验，选出故障线路。如果第一次选择错误，从剩余的线路再选。由于显示可信度较大的M条线路的可信度，真正故障线路被选择在这M条线路中的可能性大大提高。即使造成非故障线路停电，也只是这M条线路中的M-1条非故障线路停电，不会造成其它非故障线路停电，提高了电力系统供电可靠性。

由于显示可信度较大的M条线路的可信度及其相关信息。在实际应用是，也可以由值班人员参考显示的信息，并结合经验，选出故障线路。可以把机器能力与值班人员能力结合起来，大大提高应对复杂情况的能力，大大提高选线正确率。

现有技术都是直接排除了非故障特征信息，只重视故障特征信息，而故障线路只有一条，不容易提取故障特征，而非故障线路众多；而本发明的过程是先提取非故障特征标准值，再确定故障标准值，准确性高，且容易。

附图说明

图1为本发明的选线系统示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

小电流接地故障选线系统示意图，如图1所示。电源E给变压器T送电，变压器T给母线M送电，假设母线M连接有N条供电线路，N＝6，6条线路分别是L1、L2、L3、L4、L5、L6。母线电压互感器TV的信息输入故障选线装置GZXX，6条供电线路的电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6的信息输入故障选线装置GZXX。当故障选线装置从电压互感器的输入信息中判断出电力系统发生单相接地故障时，开始选线过程。

本发明故障选线方法的基本原理是，如果故障选线装置检测出一条线路的电气量变化信息特征与故障线路的标准电气量变化信息特征十分接近，其余线路的电气量变化信息特征都与非故障线路的标准电气量变化信息特征十分接近，且这条线路的电气量变化信息特征与其余线路的电气量变化信息特征的差别很大，则可判断这条线路是故障线路。如果故障选线装置检测出多条线路的电气量变化信息特征与故障线路的电气量变化信息特征相同或相近，至少一半以上的线路的电气量变化信息特征是非故障线路的电气量变化信息特征，则故障选线装置依次显示可信度最大的三条线路的可信度及其信息特征。由值班人员参考故障选线装置显示的信息特征，并结合值班人员经验，选择故障线路。即使第一次选择错误，最多再选择两次，必定能够选择出正确的故障线路。可减少对大多数非故障线路的拉闸停电，可提高电力系统供电可靠性。

本发明提出的显示多条线路可信度的小电流接地故障选线方法，需要借用现有的某一种小电流接地故障选线方法，或借用现有的多种小电流接地故障选线方法，共同实现选线任务。现有的故障选线方法有很多。例如：零序电流群幅比较法，零序电流群相比较法，零序功率方向法，故障暂态零模选择频带特征法等等。为说明方便，以下借用零序电流群幅比较法和零序电流群相比较法为例，描述本发明提出的新方法。

(1)借用现有的一种或几种小电流接地故障选线方法，从N条线路中选出最可能是非故障线路的N/2条线路。没有被选择为非故障线路的称为待选线路。例如：借用零序电流群幅比较法，从6条线路中选出最可能是非故障线路的3条线路。计算获得：第1条线路零序电流幅值5.230，相位280°；第2条线路零序电流幅值30.53，相位100°；第3条线路零序电流幅值2.350，相位200°；第4条线路零序电流幅值29.23，相位65°；第5条线路零序电流幅值10.23，相位295°；第6条线路零序电流幅值21.26，相位195°。选出幅值最小的3条线路是非故障线路，选出的非故障线路分别是第1条线路，第3条线路，第5条线路。

(2)借用现有的一种小电流接地故障选线方法，分别计算各条待选线路是故障线路的可信度。

①根据所借用的现有的小电流接地故障选线方法，计算借用的小电流接地故障选线方法所需要的所有线路的参数值。例如：如果借用零序电流群相比较法，则计算所有线路的零序电流相位参数。计算获得：第1条线路零序电流相位280°；第2条线路零序电流相位100°；第3条线路零序电流相位200°；第4条线路零序电流相位65°；第5条线路零序电流相位295°；第6条线路零序电流相位195°。

②计算借用的小电流接地故障选线方法非故障线路特征标准值。根据步骤(1)选出的N/2条线路，从步骤①取参数，计算非故障线路特征标准值。例如：分别取第1条线路，第3条线路，第5条线路的零序电流相位参数，计算非故障线路零序电流相位特征标准值。可计算第1条线路，第3条线路，第5条线路零序电流相位的平均值，作为非故障线路零序电流相位特征标准值。选出的3条非故障线路的零序电流的相位分别是：280°、200°、295°；计算(280°+200°+295°)/3＝258°，258°既是非故障线路零序电流相位的标准值。

③取非故障特征标准值的180°反方向作为故障特征标准值。例如：取非故障线路零序电流的标准相位258°的反方向78°，作为故障线路零序电流相位的标准值。

④分别计算各条待选线路是故障线路的可信度。以线路的故障特征实际值与非故障特征标准值之差的绝对值为分子，以故障特征标准值与非故障特征标准值之差的绝对值为分母，求得商X。X的百分数(100X％)即该线路是故障线路的可信度。例如：计算求得第2条线路是故障线路的可信度为(258°-100°)/180°＝88％，第4条线路是故障线路的可信度为(258°-65°)/180°＝93％，第6条线路是故障线路的可信度为(258°-195°)/180°＝35％。

(3)如果只有一条线路可信度＞α％(α＝60～90)，其余线路可信度＜δ％(δ＝40～60)，则直接判断该线路是故障线路。如果有两条以上线路可信度＞δ％(δ＝40～60)，但只有一条线路可信度＞α％(α＝60～90)，且最大可信度与其它线路可信度之差都＞β％(β＝20～40)，则最大可信度线路是故障线路，并依次显示可信度＞δ％(δ＝40～60)中的可信度最大的三条线路的可信度和显示这三条线路相关特征信息。如果有两条以上线路可信度＞δ％(δ＝40～60)，且不符合前述条件，则不能判断故障线路，依次显示可信度＞δ％(δ＝40～60)中的可信度最大的三条线路的可信度和显示这三条线路相关特征信息。例如：故障选线装置首先显示第4条线路的可信度93％与零序电流幅值29.23，相位65°；然后显示第2条线路的可信度88％与零序电流幅值30.53，相位100°。显示这两条线路相关的特征信息，本例只显示了零序电流幅值和相位信息，实际上还可以显示这两条线路的长度，电流互感器误差特征，等相关信息。

(4)值班人员参考故障选线装置显示的信息，结合经验，选择出故障线路。如果判断错误，从故障选线装置显示的剩余线路中再次选择。故障选线装置也可从可信度最大的线路首先跳闸，跳闸后故障没有消失，则重合闸；按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。

在故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征区分十分明显的条件下，直接选出故障线路。在故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征区分不明显的条件下，显示可信度较大的三条线路的可信度及其相关信息。由值班人员参考显示的信息，并结合经验，选出故障线路，如果第一次选择错误，从剩余的两条线路再选。由于显示可信度较大的三条线路，真正故障线路被选择在这三条线路中的可能性大大提高。即使造成非故障线路停电，也只是这三条线路中的两条非故障线路停电，不会造成其它非故障线路停电，提高了电力系统供电可靠性。

由于显示可信度较大的三条线路的可信度及其相关信息。由值班人员参考显示的信息，并结合经验，选出故障线路。把机器能力与值班人员能力结合起来，大大提高应对复杂情况的能力，大大提高选线正确率。

当然，本领域技术人员可以结合具体线路情况如供电线路数目，负载大小等，与选用的小电流接地方法，修改选择的线路数目，属于本领域技术人员根据具体状况做的改进，也应属于本发明的保护范围。

本发明的一种小电流接地故障选线方法，完全可以实现，有广阔应用前景。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种小电流接地故障选线方法，其特征是：判断故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征是否超过预设值，如果是，则直接选出故障线路；否则，计算所有非故障线路的故障可信度，并排序，按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。

2.如权利要求1所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征小于预设值时，具体步骤包括：

(1)从所有供电线路中选取最可能是非故障线路的若干条线路，剩下的线路形成待选线路集合；

(2)分别计算各条待选线路是故障线路的可信度，若只有一条线路可信度超过其余待选线路可信度大于设定值，该线路为故障线路，否则对所有待选线路的可信度进行从大到小的排序，依次跳闸，直至选出故障线路。

3.如权利要求2所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述步骤(1)中，利用现有的小电流接地故障选线方法从N条线路中选出最可能是非故障线路的N/2条线路，N为正整数；

或所述步骤(2)中，利用现有的小电流接地故障选线方法分别计算各条待选线路是故障线路的可信度。

4.如权利要求3所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述现有的小电流接地故障选线方法，包括但不限于零序电流群幅比较法、零序电流群相比较法、零序功率方向法、故障暂态零模选择频带特征法、绝缘检测法、有功电流接地保护法、功率方向接地保护法、残流增量接地保护法和/或小波分析选线法。

5.如权利要求2所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述步骤(2)中，计算各条待选线路是故障线路的可信度的方法具体为：

(2-1)计算所有待选线路的参数值；

(2-2)计算非故障线路特征标准值；

(2-3)取非故障特征标准值的反方向的对应值作为故障特征标准值；

(2-4)以某待选线路的故障特征实际值与非故障特征标准值之差的绝对值为分子，以故障特征标准值与非故障特征标准值之差的绝对值为分母，求得其比值的百分数，为该线路是故障线路的可信度。

6.如权利要求2所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述步骤(2)中，如果只有一条线路可信度＞α％，其余线路可信度＜δ％，则直接判断该线路是故障线路。

7.如权利要求2所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述步骤(2)中，如果有两条以上线路可信度＞δ％，但只有一条线路可信度＞α％，且最大可信度与其它线路可信度之差都＞β％，则最大可信度线路是故障线路，并依次显示可信度＞δ％中的可信度最大的M条线路的可信度和显示这M条线路相关特征信息。

8.如权利要求2所述的一种小电流接地故障选线方法，其特征是：所述步骤(2)中，如果有两条以上线路可信度＞δ％，且最大可信度与其它线路可信度之差＜β％，依次显示可信度＞δ％中的可信度最大的M条线路的可信度和显示这M条线路相关特征信息，M≤N/2，且M为正整数。

9.一种小电流接地故障选线系统，其特征是：包括：

数据采集单元，对所有供电线路的对应参数值进行实时采集，并计算得到故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征；

判断单元，判断故障线路与非故障线路的电气量变化信息特征是否超过预设值，并将判断结果传输给主处理器；

主处理器，根据判断结果，若是则直接选出故障线路；否则，计算所有非故障线路的故障可信度，并排序，按照可信度从大到小的次序依次跳闸，直至选出故障线路。

10.如权利要求9所述的一种小电流接地故障选线系统，其特征是：所述主处理器包括：

筛选模块，从所有供电线路中剔除最可能是非故障线路的若干条线路，剩下的线路形成待选线路集合；

可信度比较模块，计算各条待选线路是故障线路的可信度，对可信度进行比较，若只有一条线路可信度超过其余待选线路可信度大于设定值，该线路为故障线路，否则对所有待选线路的可信度进行从大到小的排序，依次跳闸，直至确定故障线路；

显示模块，显示从大到小排序的待选线路的可信度及其对应参数值。