CN108387821B - 基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法，该方法包括：建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型；建立单层开关合闸序列表SLST，描述单层开关的遥控合闸动作顺序；对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行必要调整；根据配电网接地故障定位分层开关阵DFLM及调整后的单层开关合闸序列表SLST对配电网接地故障进行分层合闸处理，直到找到接地故障区域。该方法在当前配电网传统遥控终端配置较广而特殊接地暂态波形采集终端和信号注入终端较少区域具有较好的适应性，特别是针对高阻接地故障判定具有很好的适应性，在无遥控终端区域，也可通过现场抢修人员试合闸实现接地故障的定位。

Description

基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法
技术领域
本发明涉及配电网小电流接地故障定位领域，具体来说是一种基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法。
背景技术
供电可靠性是衡量电力公司供电服务质量的一项重要指标。馈线自动化作为提高供电可靠性的重要手段在当前配电网自动化系统主站中已广泛配置，并在日常故障处理中发挥着重要作用。
但是，目前馈线自动化功能对短路故障的处理可靠性较高，而对单相接地引起的小电流接地故障的处理可靠性相对较低。我国的配电网，除部分供电可靠性要求较高的A+类或A类地区采用中性点直接接地或中性点经小电阻接地的大电流接地方式外，其他大部分地区还是采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的小电流接地方式。
目前，配电网小电流接地故障定位的方法总体上分为两类，一类是有源法，一类是无源法。所谓有源法，是指通过在变电站接地变压器中性点或者馈线出线处注入特殊信号，通过终端采集到相应信号而综合判定故障位置，如S注入法、加信传递函数法、端口故障诊断法等。该类方法需加装特殊的信号发生器，并需跟特殊的终端配合以检测相应信号。所谓无源法，是指通过提取故障发生时刻前后的暂态或稳态特征量，并经过比对分析从而确定故障位置，如零序电流法、功率方向法、比幅比相法、负序电流法、行波定位法等。该类方法对终端设备采集精度和频率要求很高，需单独安装配置高精度采样装置和抗饱和互感器。此外目前的小电流接地定位方法对高阻接地都没有很好的处理手段，线路试拉试合一般是处理该类复杂故障的有效方法。
综上所述，无论是有源法还是无源法大多需要安装特殊的终端设备以配合特殊的采样需求，而且除故障指示器外大多需停电安装，故而进一步降低了供电可靠性。为节省有限的配电网建设资源，建设节约型社会，利用配电网自动化主站系统和当前已经安装的终端设备如馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)、站所终端(Distribution TerminalUnit，DTU)、故障指示器等实现接地故障的区段定位具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于解决配电网小电流接地故障定位问题，结合配电网特点，给出一种基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法。
用于实现上述目的的技术方案如下：
一种基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型；
步骤二，建立单层开关合闸序列表SLST，描述单层开关的遥控合闸动作顺序；
步骤三，按照优先级对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行必要调整；
步骤四，根据配电网接地故障定位分层开关阵DFLM及调整后的单层开关合闸序列表SLST对配电网接地故障进行分层合闸处理，直到找到接地故障区域。
建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型，具体为：
Figure BDA0001616419570000021
其中，MDFLM为DFLM的变量符号；flij为一条馈线的第j层中的第i个遥控开关名称或编号，若该开关不存在则取值为-1；m为馈线的最大层数；n为同层开关数量最大值；i为行号，i＝1,2,…,n；j为层号，j＝0,1,2,…,m。
建立单层开关合闸序列表SLST，并以TSLSTj描述第j层开关的遥控合闸动作顺序，具体为：
TSLSTj＝[slj1,slj2,slj3,…,sljk,…,sljw]
sljk＝flij,iff flij≠-1
其中，TSLSTj为SLST的第j层开关的变量符号；j为DFLM层号，j＝0,1,2,…,m；i为DFLM行号，i＝1,2,…,n；w为DFLM中第j层非-1元素数，k＝1,2,…,w；iff表示当且只当。
按照优先级对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行调整，具体方法为：
第1步，将第j层单层开关合闸序列表TSLSTj中的所有开关为父节点的最小配电区域的最近h天的接地故障数量进行统计，并按照故障数量由大到小的顺序对开关进行排列，对于接地故障数量相同的开关进行第2步判断；
第2步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域所含的重要用户数量从大到小顺序对开关进行排序，对于重要用户数量相同的开关进行第3步判断；
第3步，根据待合闸开关负荷量从大到小的顺序对开关进行排序，对于负荷量相同的开关进行第4步判断；
第4步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域的馈线类型对开关进行排序，雨天先架空线后电缆线，非雨天先电缆线后架空线，对于所供最小配电区域馈线类型相同的开关进行第5步判断；
第5步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域的馈线长度由大到小的顺序对开关进行排序；
其中，h可根据当地季节及馈线接地故障的频率等综合选择，一般可取30天～365天。
对单层开关合闸序列表进行排序后即可通过配电网自动化系统主站，按照合闸优先级由高到低的顺序对每一层的每个开关进行遥控合闸以便能够快速确定接地故障点。故此，基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位的具体方法为：
(1)基于变电站接地选线结果和相应规则通过配电网自动化系统主站对各馈线出线开关进行遥控分闸，以确定接地故障馈线，并进入第(2)步；
(2)对接地馈线根据第1节所述方法建立配电网接地故障定位分层开关阵MDFLM，并进入第(3)步；
(3)按照列号由小到大的顺序，取分层开关阵MDFLM中的j列，生成单层开关合闸序列表TSLSTj，并进入第(4)步；
(4)根据单层开关合闸顺序调整方法第1步至第5步对单层开关合闸序列表TSLSTj中的开关顺序进行调整，并进入第(5)步；
(5)按列号由小到大的顺序取单层开关合闸序列表TSLSTj中的第k个开关sljk，并将开关sljk的所有子节点开关分闸，并进入第(6)步；
(6)对开关sljk进行合闸，若合闸后变电站母线发生接地异常，则表示接地故障发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内，并终止处理；若合闸后变电站母线未发生接地异常，则表示故障未发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内，并进入第(7)步；
(7)重复第(5)，(6)步，若判定出接地故障区域则停止处理，若单层开关合闸序列表TSLSTj中所有的开关合闸完成，则进入第(8)步；
(8)重复第(3)至(7)步，若判定出接地故障区域则停止处理，若接地故障定位分层开关阵MDFLM中的所有开关合闸完成而未发现接地故障区域，表示该条馈线接地故障已经消除。
本发明有益技术效果：建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型；建立单层开关合闸序列表SLST，描述单层开关的遥控合闸动作顺序；对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行必要调整；根据配电网接地故障定位分层开关阵DFLM及调整后的单层开关合闸序列表SLST对配电网接地故障进行分层合闸处理，直到找到接地故障区域。该方法在当前配电网传统遥控终端配置较广而特殊接地暂态波形采集终端和信号注入终端较少区域具有较好的适应性，特别是针对高阻接地故障判定具有很好的适应性，在无遥控终端区域，也可通过现场抢修人员试合闸实现接地故障的定位。
附图说明
图1为典型配电网络图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细的说明：
(1)首先，建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型；
(2)其次，建立单层开关合闸序列表SLST，描述单层开关的遥控合闸动作顺序；
(3)然后，对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行必要调整；
(4)最后，根据配电网接地故障定位分层开关阵DFLM及调整后的单层开关合闸序列表SLST对配电网接地故障进行分层合闸处理，直到找到接地故障区域。
图1所示是配电馈线图，其中Feeder1、Feeder2为两条手拉手配电馈线，S1、S2为变电站出线开关，A～S为分段开关，T为联络开关，所有开关皆具备遥控功能，省略不具备遥控功能开关和刀闸、跌落式熔断器、配电变压器等设备，假设最小配电区域HJ发生单相接地故障。根据变电站选线装置选线结果和调度员拉路结果，开关S1遥控分闸，馈线Feeder1处于停电状态，馈线Feeder1各开关在停电前的负荷如图中所示，单位为A，馈线各个最小配电区域重要负荷数、故障统计数据、馈线段类型、馈线长度等如表1所示，天气为晴天无雨状态。
表1最小配电区域参数表
Figure BDA0001616419570000041
Figure BDA0001616419570000051
构建配电网接地故障定位分层开关阵DFLM为：
Figure BDA0001616419570000052
根据配电网小电流接地故障定位的具体方法，取分层开关阵MDFLM中的第0列构成单层开关合闸序列表TSLST0：TSLST0＝[S]。
首先对开关S的子节点开关A进行分闸，然后对开关S进行遥控合闸，因合闸后未出现母线接地异常，故此需取分层开关阵MDFLM的第1列进行上述处理，同理当开关A合闸后亦未发生母线接地异常，故此需取分层开关阵MDFLM的第2列进行上述处理，根据图1各开关负荷量和表1中的最小配电区域参数，第2列调整后的单层开关合闸序列表TSLST2为：
TSLST2＝[C,B]
当开关C、B合闸后并未发生母线接地异常，故此需取分层开关阵MDFLM的第3列进行处理，根据图1各开关负荷量和表1中的最小配电区域参数，第3列调整后的单层开关合闸序列表TSLST3为：
TSLST3＝[H,E,F,D]
当开关H合闸后母线产生接地异常，故此故障发生在由H为父节点的最小配电区域HJ中，需对开关H、J进行遥控分闸隔离故障，并对馈线下游联络开关T遥控合闸回复健全区域供电。

Claims (1)

1.基于分层合闸的配电网小电流接地故障定位方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一、建立配电网接地故障定位分层开关阵DFLM描述配电网一条馈线的遥控开关分层模型；具体为：
Figure FDA0002747039260000011
其中，MDFLM为DFLM的变量符号；flij为一条馈线的第j层中的第i个遥控开关名称或编号，若该开关不存在则取值为-1；m为馈线的最大层数；n为同层开关数量最大值；i为行号，i＝1,2,…,n；j为层号，j＝0,1,2,…,m；
步骤二、建立单层开关合闸序列表SLST，描述单层开关的遥控合闸动作顺序；
步骤二中，建立单层开关合闸序列表SLST，并以TSLSTj描述第j层开关的遥控合闸动作顺序，具体为：
TSLSTj＝[slj1,slj2,slj3,…,sljk,…,sljw]
sljk＝flij,iff flij≠-1
其中，TSLSTj为SLST的第j层开关的变量符号；j为DFLM层号，j＝0,1,2,…,m；i为DFLM行号，i＝1,2,…,n；w为DFLM中第j层非-1元素数，k＝1,2,…,w；iff表示当且只当；
步骤三、按照优先级对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行必要调整；
步骤三中，按照优先级对单层开关合闸序列表SLST中的开关顺序进行调整，具体方法为：
第1步，将第j层单层开关合闸序列表TSLSTj中的所有开关为父节点的最小配电区域的最近h天的接地故障数量进行统计，并按照故障数量由大到小的顺序对开关进行排列，对于接地故障数量相同的开关进行第2步判断；
第2步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域所含的重要用户数量从大到小顺序对开关进行排序，对于重要用户数量相同的开关进行第3步判断；
第3步，根据待合闸开关负荷量从大到小的顺序对开关进行排序，对于负荷量相同的开关进行第4步判断；
第4步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域的馈线类型对开关进行排序，雨天先架空线后电缆线，非雨天先电缆线后架空线，对于所供最小配电区域馈线类型相同的开关进行第5步判断；
第5步，根据待合闸开关为父节点的最小配电区域的馈线长度由大到小的顺序对开关进行排序；
其中，h根据当地季节及馈线接地故障的频率综合选择，取30天～365天；
步骤四、根据配电网接地故障定位分层开关阵DFLM及调整后的单层开关合闸序列表SLST对配电网接地故障进行分层合闸处理，直到找到接地故障区域；
步骤四中，基于配电网接地故障定位分层开关阵MDFLM，按照列号由小到大的顺序，取分层开关阵MDFLM中的j列，生成单层开关合闸序列表TSLSTj；根据优先级对单层开关合闸顺序进行调整；按列号由小到大的顺序取单层开关合闸序列表TSLSTj中的第k个开关sljk，并将开关sljk的所有子节点开关分闸，对开关sljk进行合闸，若合闸后变电站母线发生接地异常，则表示接地故障发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内，并终止处理；若合闸后变电站母线未发生接地异常，则表示故障未发生在以开关sljk为父节点的最小配电区域内，直至接地故障定位分层开关阵MDFLM中的所有开关合闸完成。
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