CN107947134B - 一种就地型重合式单相接地故障定位隔离及恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种就地型重合式单相接地故障定位隔离及恢复方法，步骤1、采用零序电压判据启动终端的零序电容识别算法进行单相接地故障诊断，当单相接地故障检测终端识别出的电容值为负且相电流突变的不对称度超过阈值，则判断单相接地故障发生在其下游；步骤2、由分段开关处架设的一二次成套设备配置分合闸策略完成单相接地故障定位及隔离。优选，步骤1中，采用暂态参数原理和相电流突变原理进行单相接地故障诊断。不依赖通信，无需变电站出口断路器保护配合即可就地完成配电网线路单相接地故障的定位隔离以及非故障区域的恢复供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种就地型重合式单相接地故障定位隔离及恢复方法。
背景技术
传统的单相接地故障自动化处理方法一般依赖于信息通信，如集中式FA(馈线自动化)、智能分布式FA等技术，考虑到配电终端的计算能力有限而加密解密需要较大的计算开销和时间开销的问题，现有的安全防护方法无法嵌入集中式FA和智能分布式FA系统，给网络攻击提供了大量可趁之机。另外，配电网的通信网络基础环境也呈现出网络攻击面迅速扩大的趋势，安全防御链条越来越长，导致配电网的信息安全防护工作越来越困难。因此，寻求不依赖通信的单相接地故障处理方法引起了越来越多研究人员的重视，主要包括如下几种方法：
第一、基于电压时间型的重合式FA方法，简称电压时间型FA，采用控制器配合电磁式开关方式，通过开关“无压跳闸、来电延时合闸”的工作原理配合变电站出口开关二次重合闸实现配电线路故障区段隔离以及非故障区段恢复供电。电压时间型FA不依赖通信，但是只具备大电流故障处理功能，无法处理单相接地故障，且处理逻辑中开关分合闸次数较多。
第二、基于电压电流时间型的重合式FA方法，简称电压电流时间型FA，通过在故障处理过程中记忆失压次数和过流次数，分支线配置长延时，配合变电站出口开关多次重合闸实现故障区间隔离和非故障区段恢复供电。电压电流时间型FA考虑了对单相接地故障的处理逻辑，但是只采用单一判据，故障处理时间较长且单相接地判定成功率不高。
第三、根据单相接地故障电流信息的两值性和分化性特征，并将故障信息上送配电自动化主站进行单相接地定位的方法，但是该方法依赖于通信与配电自动化主站。
第四、结合重合器与电压时间型分段器配合方案，对重合器增加单相接地选线跳闸功能，实现单相接地故障自动隔离，该方法分段器无需配置零序电压互感器，只通过分析零序电流的特征进行单相接地选线，策略简单，但是存在单相接地故障判断精度较低，出口重合器需要配置较多次重合闸等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种就地型重合式单相接地故障定位隔离及恢复方法，不依赖通信，无需变电站出口断路器保护配合即可就地完成配电网线路单相接地故障的定位隔离以及非故障区域的恢复供电。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种就地型重合式单相接地故障定位隔离方法，包括如下步骤：
步骤1、采用零序电压判据启动终端的零序电容识别算法进行单相接地故障诊断，当单相接地故障检测终端识别出的电容值为负且相电流突变的不对称度超过阈值，则判断单相接地故障发生在其下游；
步骤2、由分段开关处架设的一二次成套设备配置分合闸策略完成单相接地故障定位及隔离。
优选，步骤1中，采用暂态参数原理和相电流突变原理进行单相接地故障诊断。
优选，步骤2中，分段开关处架设的一二次成套设备配置的分合闸策略为：
(1)当分段开关检测到单相接地故障后，延时T时间后跳闸；
(2)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸；
(3)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸，若在Y时间内又检测到负电容暂态特性，则加速跳闸并闭锁，其中，Y表示分段开关合闸后又检测到故障电流的最大时限，Y<X；
(4)当分段开关检测到短时来电且开关处于合位，跳闸并闭锁。
一种就地型重合式单相接地故障恢复方法，采用上述任意一项所述的就地型重合式单相接地故障定位隔离方法对单相接地故障进行定位隔离，当需要对非故障区域恢复供电时，由联络开关处架设的一二次成套设备配置供电恢复策略完成。
优选，联络开关处架设的一二次成套设备配置的供电恢复策略如下：当联络开关两侧有压则禁止合闸；当联络开关单侧失压后启动合闸延时计时，达到延时时间ty时自动合闸。
优选，延时时间ty大于其两侧相邻线路段发生永久故障后，故障区电源端分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间tc，其中：
tc＝Max(tc,1,tc,2)
其中tc,1为单侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间，tc,2为另一侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁所需的最大延时时间，其中：
tc,1＝te,1+te,2+A(n)W
te,1为故障侧变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,2为故障侧变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间,n表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(n)为权重数。同理：
tc,2＝te,3+te,4+A(m)W
te,3为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,4为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间,m表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(m)为权重数。
优选：
ty＞＝utc
式中，u为冗余系数，取1.3。
本发明的有益效果是：
本发明提出的方法不依赖通信，无需变电站出口断路器保护配合即可就地完成配电网线路单相接地故障的定位隔离以及非故障区域的恢复供电。线路上所有分段开关、联络开关均可以采用统一的一二次融合成套设备，线路运行方式或网架结构发生改变时，线路上所有开关设备均无需重新设置定值参数，有效降低后期运维工作量。单相接地故障诊断策略中融合了故障暂态参数和相电流突变原理，单相接地判断成功率更高。
附图说明
图1是配电网典型网架结构示意图；
图2是本发明故障处理逻辑-FS1、FS4、FS5保护跳闸的结构示意图；
图3是本发明故障处理逻辑-FS1、FS4依次合闸的结构示意图；
图4是本发明故障处理逻辑-FS5跳闸并闭锁的结构示意图；
图5是本发明故障处理逻辑-FS6跳闸并闭锁的结构示意图；
图6是本发明故障处理逻辑-YS1保护跳闸的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种就地型重合式单相接地故障定位隔离方法，包括如下步骤：
步骤1、采用零序电压判据启动终端的零序电容识别算法进行单相接地故障诊断，当单相接地故障检测终端识别出的电容值为负且相电流突变的不对称度超过阈值，则判断单相接地故障发生在其下游；
步骤2、由分段开关处架设的一二次成套设备配置分合闸策略完成单相接地故障定位及隔离。
优选，步骤1中，采用暂态参数原理和相电流突变原理进行单相接地故障诊断，其中：
暂态参数原理指的是配电网发生单相接地故障时，在一定频段内，健全线路和故障点下游部分的零序模型可等效为一对地电容C0x∑。对于健全线路部分来说，零序电流i0x与零序电压u0有如下关系：
故障点上游线路等效为一对地电容，令其为C′0，故障部分零序电流实际方向与健全线路部分零序电流方向相反，其电流i0f和电压u0有如下关系：
在暂态下的首半波频段内，健全线路可以等效成一个正电容模型，而故障线路等效成负电容模型，即健全部分的零序电流和零序电压导数之间成正线性关系，故障部分的零序电流和零序电压导数之间成负线性关系。
相电流突变原理指的是在单相接地故障瞬间，对应的三相电流发生突变，根据算法计算出三相突变电流的不对称度分别为Wa、Wb、Wc，若Max(Wa，Wb，Wc)>M，M为不对称阈值，则判断三相电流不对称，判别故障线路及故障相。
优选，步骤2中，分段开关处架设的一二次成套设备配置的分合闸策略为：
(1)当分段开关检测到单相接地故障后，延时T时间后跳闸；
(2)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸；
(3)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸，若在Y时间内又检测到负电容暂态特性，则加速跳闸并闭锁，其中，X表示分段开关延时合闸时间，Y表示分段开关合闸后又检测到故障电流的最大时限，Y<X；
(4)当分段开关检测到短时来电(可以设定短时为<80ms)且开关处于合位，跳闸并闭锁。
对应的，一种就地型重合式单相接地故障恢复方法，采用上述任意一项所述的就地型重合式单相接地故障定位隔离方法对单相接地故障进行定位隔离，当需要对非故障区域恢复供电时，由联络开关处架设的一二次成套设备配置供电恢复策略完成。
优选，联络开关处架设的一二次成套设备配置的供电恢复策略如下：当联络开关两侧有压则禁止合闸；当联络开关单侧失压后启动合闸延时计时，达到延时时间ty时自动合闸。其中，延时时间ty应大于其两侧相邻线路段发生永久故障后，故障区电源端分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间tc，其中，tc定义为：
tc＝Max(tc,1,tc,2) (3)
其中tc,1为单侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间，tc,2为另一侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁所需的最大延时时间，其中，tc,1定义为：
tc,1＝te,1+te,2+A(n)W (4)
te,1为故障侧变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,2为故障侧变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间,n表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(n)为权重数。
tc,2的计算类似于tc,1：
tc,2＝te,3+te,4+A(m)W
te,3为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,4为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间，m表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(m)为权重数；因此：
ty＞＝utc (5)
式中，u为冗余系数，一般取1.3。对于多分段多联络网架结构，两相邻联络开关α和β的动作间隔时间Mtβ(α,β)须大于其中一台联络开关合闸到将电送至另一台联络开关的最长时间T(α,β)，即：
Mtβ(α,β)＞T(α,β) (6)
同理，将电从某个联络开关经第λ条线路送到另一个联络开关的时间间隔为Tλ(α,β)。则有：
tK(α,β)＝Max[T1(α,β),T2(α,β),...,Tλ(α,β)] (7)
Ttβ(α,β)＞tK(α,β) (8)
式中，tK(α,β)为联络开关经各条线路送到另一个联络开关的时间间隔中最大数，联络开关的自动合闸延时ty要求越小越好，可以根据工程实施的实际情况按上述原则进行整定。
下面以图1所示的典型多分段、多分支、多联络配电线路网架拓扑为载体阐述本文方法的故障处理逻辑。其中，图1中CB为配置过流保护和两次重合闸功能的变电站出口断路器，FS1-FS6为负荷分段开关，LSW1、LSW2为联络开关，YS1-YS2为用户分界开关，线路上各分段开关、联络开关和分界开关处均部署成套装置。
如图2所示，FS5和FS6之间发生单相接地故障，FS1、FS4、FS5依据负电容及相电流不对称特征，选出接地故障在其下游，而FS2、FS3、FS6呈正容性。单相接地故障处理逻辑为：首先，FS1、FS4、FS5延时T时间后保护跳闸。FS1检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸；FS4检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸，如图3所示。
FS5检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸，Y时间内又检测到负电容暂态特性(Y<X)，加速跳闸并闭锁，如图4所示。FS6检测到短时来电且开关处于合位，跳闸并闭锁，如图5所示。
若是用户分支单相接地故障，YS1用户分界开关成套装置嵌入单相接地定位原理，配置单相接地故障速断、一次重合闸功能。分支单相接地故障时，YS1首先速断跳闸，然后重合闸一次，若是瞬时单相接地故障，则重合成功恢复供电，若是永久性单相接地故障，则后加速跳闸，快速切除分支线单相接地故障，如图6所示。
本发明提出的方法不依赖通信，无需变电站出口断路器保护配合即可就地完成配电网线路单相接地故障的定位隔离以及非故障区域的恢复供电。线路上所有分段开关、联络开关均可以采用统一的一二次融合成套设备，线路运行方式或网架结构发生改变时，线路上所有开关设备均无需重新设置定值参数，有效降低后期运维工作量。单相接地故障诊断策略中融合了故障暂态参数和相电流突变原理，单相接地判断成功率更高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种就地型重合式单相接地故障定位隔离方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、采用零序电压判据启动终端的零序电容识别算法进行单相接地故障诊断，当单相接地故障检测终端识别出的电容值为负且相电流突变的不对称度超过阈值，则判断单相接地故障发生在其下游；
步骤2、由分段开关处架设的一二次成套设备配置分合闸策略完成单相接地故障定位及隔离；
步骤1中，采用暂态参数原理和相电流突变原理进行单相接地故障诊断；
步骤2中，分段开关处架设的一二次成套设备配置的分合闸策略为：
(1)当分段开关检测到单相接地故障后，延时T时间后跳闸；
(2)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸；
(3)当分段开关检测到单侧有压、开关处于分位且有记忆负电容及相电流不对称特性，延时X时间后合闸，若在Y时间内又检测到负电容暂态特性，则加速跳闸并闭锁，其中，Y表示分段开关合闸后又检测到故障电流的最大时限，Y<X；
(4)当分段开关检测到短时来电且开关处于合位，跳闸并闭锁。
2.一种就地型重合式单相接地故障恢复方法，其特征在于，采用权利要求1所述的就地型重合式单相接地故障定位隔离方法对单相接地故障进行定位隔离，当需要对非故障区域恢复供电时，由联络开关处架设的一二次成套设备配置供电恢复策略完成；
联络开关处架设的一二次成套设备配置的供电恢复策略如下：当联络开关两侧有压则禁止合闸；当联络开关单侧失压后启动合闸延时计时，达到延时时间ty时自动合闸；
延时时间ty大于其两侧相邻线路段发生永久故障后，故障区电源端分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间tc，其中：
tc＝Max(tc,1,tc,2)
其中tc,1为单侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁的最大延时时间，tc,2为另一侧相邻线路段发生故障后，故障段电源端的分段开关跳闸并闭锁所需的最大延时时间，其中：
tc,1＝te,1+te,2+A(n)W
te,1为故障侧变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,2为故障侧变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间,n表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(n)为权重数；
tc,2＝te,3+te,4+A(m)W
te,3为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第一次重合闸延时时间，te,4为联络开关另一侧线路故障时变电站出口开关第二次重合闸延时时间，W为各分段开关的来电延时合闸时间,m表示该侧故障段与联络开关之间分段开关的个数，A(m)为权重数。
3.根据权利要求2所述的一种就地型重合式单相接地故障恢复方法，其特征在于：
ty＞＝utc
式中，u为冗余系数，取1.3。
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| US5768079A (en) * | 1996-09-25 | 1998-06-16 | Cooper Industries, Inc. | Adaptive ground and phase fault detection for a power distribution system |
| CN105425110A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-23 | 许昌许继昌南通信设备有限公司 | 一种基于电力线载波技术的越级跳闸故障快速定位方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于相电压电流突变量特征的配电网单相接地故障区段定位方法;常仲学等;《电网技术》;20170731;第2363-2369页 * |
| 基于配电自动化系统的单相接地定位;刘健等;《电力系统自动化》;20170110;第145-149页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107947134A (zh) | 2018-04-20 |
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