CN108872795A - 基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法：在采用中性点不接地的电网系统发生单向失地故障时，设每条线路在变电站出线开关侧及线路分割点为一个节点；执行以下步骤：步骤1：采集每个节点的零序电流；步骤2：对从各节点采集的零序电流数值大小进行排序；步骤3：确定零序电流最大值所在的线路为故障线路；步骤4：确定零序电流最大值所在的节点与其相邻节点之间的线路区段为故障区段。本发明方案能在对现网进行较小、成本较低的改造的情况下，快速准确定位配网中性点不接地系统单相失地时线路失地故障段，减少盲目试拉开关对系统绝缘多次冲击。该方法成本低、简单易实施、效率高、准确性高，且安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于电网故障检测领域，尤其涉及一种基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法。
背景技术
目前对于配网中性点不接地系统，线路发生单相故障时大多采用变电站内小电流接地选线技术或者试拉开关来判断线路故障失地段。在实际电网维护和故障处理的过程中，使用小电流接地选线技术判断失地故障段时准确率普遍较低，因此该技术推广应用受到了很大限制。而通过运行人员经验来试拉开关的方式往往具有很大盲目性，需要多次试拉并同时观测母线电压是否出现失地信号来判断，所耗时间长，影响供电可靠性；同时反复试拉开关，系统会反复出现失地情况，这对系统绝缘也会造成多次冲击。
发明内容
针对现有技术存在的问题和空白，本发明采用以下技术方案：
一种基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：在采用中性点不接地的电网系统发生单向失地故障时，设每条线路在变电站出线开关侧及线路分割点为一个节点；执行以下步骤：
步骤1：采集每个节点的零序电流；
步骤2：对从各节点采集的零序电流数值大小进行排序；
步骤3：确定零序电流最大值所在的线路为故障线路；
步骤4：确定零序电流最大值所在的节点与其相邻节点之间的线路区段为故障区段。
优选地，将线路按照总长度进行平均分割，每个分割点为所述线路分割点。
优选地，所述零序电流通过设置在各节点的带有零序电流互感器的无线智能开关采集，所述无线智能开关与调度主站通过无线通信连接。
优选地，在步骤2和步骤3之间还包括步骤21：根据正常状态下采集的每个节点的零序电流和线路拓扑关系下各节点零序电流应满足的零序电流特征要求，对各节点采集的零序电流进行数据质量判断，并确定数据质量置信度，剔除数据质量置信度低的不良数据。
优选地，在步骤4之后还包括步骤41，数据质量再评价：判断各节点采集的零序电流是否满足线路拓拓扑关系下各节点零序电流应满足的零序电流特征要求，如不满足要求则返回步骤21。
优选地，所述无线智能开关还设置有双侧电压互感器。
优选地，所述步骤2替换为：对从每条线路在变电站出线开关侧节点采集的零序电流数值大小进行排序。
本发明方案可实现配网中性点不接地系统单相失地时故障段快速准确判断，减少盲目试拉开关对系统绝缘多次冲击，提高供电可靠性。
本发明采用的原理依据是：在中性点不接地系统中，当线路正常时，三相线路各对应节点对地电容电流平衡，因此零序电流为零。线路单相失地时，三相线路各对应节点对地电容电流不平衡，此时线路各节点零序电流不为零。此时对于中性点不接地系统单相接地故障，其故障稳态电气特征是故障相对地稳态电压为为零，对地电容被短接，稳态电容电流为零，非故障两相的对地稳态电压升高倍，对地稳态电容电流也相应地增大倍，此时从故障相接地点流过的稳态电流是全系统非故障相稳态电容电流之和；故障线路中的稳态零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地稳态电容电流之总和（但不包括故障线路本身），其稳态电容性无功功率的方向为由线路流向母线，恰好与健全线路上的相反，因此馈线越多、线路越长，越靠近接地故障点上游（即母线侧）处稳态零序电流越大，且明显大于非故障线路的零序电流。
根据上述分析，本发明提出配网中性点不接地系统单相接地故障时，系统存在两个显著稳态零序电流特征：一是为失地线路故障点上游采集点稳态零序电流幅值明显较其他正常线路的大；二是为失地线路故障点上游采集点稳态零序电流幅值明显较该线路下游采集点的大，且越靠近接地故障点上游（即母线侧）处稳态零序电流越大。
本发明方案能在对现网进行较小、成本较低的改造的情况下，快速准确定位配网中性点不接地系统单相失地时线路失地故障段，减少盲目试拉开关对系统绝缘多次冲击。该方法成本低、简单易实施、效率高、准确性高，且安全可靠，对配网失地故障快速处理有着积极生产意义，提高供电可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1是中性点不接地系统发生单相失地故障时零序电流异常情况示意图；
图2是本发明实施例总体流程示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
如图1所示，在中性点不接地系统中，N端为变电站出线端，方向1、方向2为供电输出方向，假设方向1发生了单相失地故障，该线路的零序电流即会发生异常。根据该原理，本实施例在线网系统中采用如下原则设置带有零序电流互感器的无线智能开关：
（1）选择变电站出线开关处或靠近处安装布置。原因是发生单相失地故障时，失地线路故障点上游采集点稳态零序电流幅值明显较其他正常线路的大；同时对于非故障线路，其变电站出线处稳态零序电流为该整段线路非故障两相对地稳态电容电流矢量和，为整条线路稳态零序电流幅值最大点，线路越长，其幅值越大。因此优先选择变电站出线开关处安装带稳态零序电流采集的无线智能开关，实现失地故障时该段母线上所有变电站出线处稳态零序电流捕抓采集并上传至主站进行比较，可以最方便地确定失地的线路。
（2）将线路按照长度均分为若干区段，在均分点处安装布置。原因是在忽略线路电压降情况下，考虑到对地稳态电容电流与线路长度成正比，按照线路长度进行平均分割布置，可以与线路多级继电保护无线智能开关设置于同一位置，既节约了改造投资成本，也增加了失地故障段范围定位的精确性。
在本实施例中，采用的无线智能开关设置有零序电流互感器和双侧电压互感器，并采用无线通信技术与调度主站实现通信，实现数据传输和控制，可采集线路安装节点的零序电流和电压，实现节点的稳态零序电流快速计算和检无压重合闸功能。无线智能开关的检无压重合闸功能能够避免线路上分布式小电源带压重合情况下对设备冲击。
如图2所示，在完成无线智能开关的设置后，当发生发生单相失地故障时，执行以下步骤：
（1）S1：母线出现失地，启动故障定位判断。
（2）S2：数据准备，读取故障时刻故障母线上所有线路上的无线智能开关采集的零序电流数值。
（3）S3：进行数据质量评价，剔除不良数据。根据无线智能开关运行状态和线路拓扑关系下各节点零序电流满足零序电流特征要求，对各采集节点的零序电流进行数据质量判断确定数据质量置信度，剔除数据质量置信度低的不良数据，不参与后续计算。
（4）S4：计算各线路上采集节点的最大零序电流，对各线路上筛选后的各采集节点零序电流进行排序确定。
（5）S5：失地选线选段判断，比较各线路上采集节点的最大零序电流，确定其中最大零序电流，则该最大零序电流的线路即为故障线路，该最大零序电流节点至拓扑上下游相邻零序电流采集节点之间即为故障线路区域。
（6）S6：数据质量再评价，各采集节点的零序电流是否满足线路拓拓扑关系下各节点零序电流满足零序电流特征要求，不满足要求则回到S3。
（7）S7：研判结束，确定失地故障线路段。
在S5当中，如果仅仅要确定是哪条线路发生了单相失地故障，仅比较每条线路在变电站出线开关侧节点采集的零序电流数值大小即可。
由于母线发生单相失地故障时短时间前后同时伴有短路故障发生的复合故障类型，短路故障研判结果可以与本实施例采用的失地故障研判结论进行相互校验论证，进一步提高失地故障定位准确性。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：在采用中性点不接地的电网系统发生单相失地故障时，设每条线路在变电站出线开关侧及线路分割点为一个节点；执行以下步骤：
步骤1：采集每个节点的零序电流；
步骤2：对从各节点采集的零序电流数值大小进行排序；
步骤3：确定零序电流最大值所在的线路为故障线路；
步骤4：确定零序电流最大值所在的节点与其相邻节点之间的线路区段为故障区段。
2.根据权利要求1所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：将线路按照总长度进行平均分割，每个分割点为所述线路分割点。
3.根据权利要求1所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：所述零序电流通过设置在各节点的带有零序电流互感器的无线智能开关采集，所述无线智能开关与调度主站通过无线通信连接。
4.根据权利要求1所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：在步骤2和步骤3之间还包括步骤21：根据正常状态下采集的每个节点的零序电流和线路拓扑关系下各节点零序电流应满足的零序电流特征要求，对各节点采集的零序电流进行数据质量判断，并确定数据质量置信度，剔除数据质量置信度低的不良数据。
5.根据权利要求4所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：在步骤4之后还包括步骤41，数据质量再评价：判断各节点采集的零序电流是否满足线路拓拓扑关系下各节点零序电流应满足的零序电流特征要求，如不满足要求则返回步骤21。
6.根据权利要求3所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：所述无线智能开关还设置有双侧电压互感器。
7.根据权利要求1所述的基于零序电流的中性点不接地系统单相失地故障定位方法，其特征在于：所述步骤2为：对从每条线路在变电站出线开关侧节点采集的零序电流数值大小进行排序。
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