CN109521325B - 一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法，不需要利用配电线路上FTU检测装置，而是通过对于中性点非有效接地的配电系统发生单相接地故障时，提取单相接地故障暂态电流信号中振荡频率的最低的、幅值最大的主振荡频率，根据配电线路单位长度的电感、电容信息，利用振荡频率与电感、电容的关系，计算出配电线路的电感，再利用配电线路的电感与单位长度电感的关系，能够快速的计算出故障点与变电站的距离。

Description

一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，具体地说是一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法。
背景技术
中压配电网多采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。对于中性点不接地系统，配电线路发生单相接地故障时，故障稳态电流远小于负荷和短路电流，传统的利用稳态电气量的故障检测（选线、定位和测距）方法存在着故障量不突出、不稳定甚至不确定等问题，无法保证检测的可靠性和灵敏度。
目前常用的方法有中电阻法和暂态信息法，利用安装在变电站的选线装置进行故障选线，利用配电线路上的馈线自动化终端（FTU）进行故障定位。
中电阻法是发生接地故障时，在消弧线圈上短时并上一个有效电阻，使接地点产生一个有功分量电流，利用此有功分量电流作为选线和定位依据，经一定延时后，再把电阻切除。通常利用安装变电站的选线装置进行故障选线，选线后，利用安装在配电线路上的馈线自动化终端（FTU）判断出故障的区段位置。另一种方法是利用故障的暂态信息进行选线，选择零序电流特征分量幅值最大、故障电流流向母线的线路作为故障线路。选线后可以通过判断相邻 FTU 检测到的暂态零序电流相关性确定故障区段，实现故障定位。
现有的技术，对配电线路的故障定位都需要依靠配电线路上的FTU，变电站的选线装置或调度中心的主站系统通过收集故障线路上所有FTU的信息，从而判断出故障出现在哪两个FTU之间。而利用故障电流主振荡频率进行配电线路单相接地故障定位的方法，不需要依靠电线路上的FTU的信息，变电站的选线装置直接通过计算出故障电流的振荡频率，再依靠配电线路的电感、电容参数就可以计算出故障点距离变电站的位置，实现故障定位。
目前电力系统配电自动化领域对于配电线路单相接地故障检测的选线、定位和测距存在不稳定和不确定的问题，无法保证检测的可靠性和灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法，不需要利用配电线路上FTU检测装置，而是通过变电站选线装置选出故障线路，然后根据零序电流的主振荡频率，计算出故障线路的电感，进而计算出故障点到变电站的距离。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法，其特征在于，其计算方法步骤如下：
步骤一：获得故障的主振荡频率f ：
发生单相接地故障时，变电站的选线装置完成选线功能，选出故障线路，抽取暂态电流0.5~3KHz范围内的幅值最高的频率作为主振荡频率f ；
步骤二：计算出总的等效电感L∑、等效电容量C∑ ：
L∑为等效电感，C∑为等效电容，其中计算公式（1）为：
Figure 825711DEST_PATH_IMAGE001
(1)
发生单相接地故障时，主振荡频率又可以按照公式（2）进行计算：
Figure 597358DEST_PATH_IMAGE002
（2）
步骤三：利用公式（3）
Figure 79155DEST_PATH_IMAGE003
计算出配电线路的电感L∑；
步骤四：利用公式（4）
Figure 961660DEST_PATH_IMAGE004
计算出故障点到变电站的距离l fu 。
作为优选，所述公式（1）中：
Lu1 为配电线路单位长度的正序电感， 单位H/km，
l fu 为配电线路故障点到变电站的距离， 单位km，
L T1 为 变压器的正序电感，单位H，
Lu0 为 配电线路单位长度的零序电感， 单位H/km，
C 01, C 02, 分别是第1条线路、第2条线路的零序电容， 单位F。
与现有技术相比， 本发明是通过对于中性点非有效接地的配电系统发生单相接地故障时，提取单相接地故障暂态电流信号中振荡频率的最低的、幅值最大的主振荡频率，根据配电线路单位长度的电感、电容信息，利用振荡频率与电感、电容的关系，计算出配电线路的电感，再利用配电线路的电感与单位长度电感的关系，能够快速的计算出故障点与变电站的距离。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法，其特征在于，其计算方法步骤如下：
步骤一：获得故障的主振荡频率f ：
发生单相接地故障时，变电站的选线装置完成选线功能，选出故障线路，抽取暂态电流0.5~3KHz范围内的幅值最高的频率作为主振荡频率f ；
步骤二：计算出总的等效电感L∑、等效电容量C∑ ：
L∑为等效电感，C∑为等效电容，其中计算公式（1）为：
Figure 360149DEST_PATH_IMAGE001
(1)
所述公式（1）中：
Lu1 为配电线路单位长度的正序电感， 单位H/km，
l fu 为配电线路故障点到变电站的距离， 单位km，
L T1 为 变压器的正序电感，单位H，
Lu0 为 配电线路单位长度的零序电感， 单位H/km，
C 01, C 02, 分别是第1条线路、第2条线路的零序电容， 单位F。
发生单相接地故障时，主振荡频率又可以按照公式（2）进行计算：
Figure 302697DEST_PATH_IMAGE002
（2）
步骤三：利用公式（3）
Figure 271790DEST_PATH_IMAGE003
计算出配电线路的电感L∑；
步骤四：利用公式（4）
Figure 692407DEST_PATH_IMAGE004
计算出故障点到变电站的距离l fu 。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种利用主振荡频率进行配电线路故障定位的计算方法，其特征在于，其计算方法步骤如下：
步骤一：获得故障的主振荡频率f：
发生单相接地故障时，变电站的选线装置完成选线功能，选出故障线路，抽取暂态电流0.5～3KHz范围内的幅值最高的频率作为主振荡频率f；
步骤二：计算出总的等效电感L∑、等效电容量C∑：
L∑为等效电感，C∑为等效电容，其中计算公式(1)为：
Figure FDA0003135969440000011
发生单相接地故障时，主振荡频率又可以按照公式(2)进行计算：
Figure FDA0003135969440000012
步骤三：利用公式(3)
Figure FDA0003135969440000013
计算出配电线路的电感L∑；
步骤四：利用公式(4)
Figure FDA0003135969440000014
计算出故障点到变电站的距离lfu；
所述公式(1)中，
Lu1为配电线路单位长度的正序电感，单位H/km，
lfu为配电线路故障点到变电站的距离，单位km，
LT1为变压器的正序电感，单位H，
Lu0为配电线路单位长度的零序电感，单位H/km，
C01,C02,分别是第1条线路、第2条线路的零序电容，单位F。
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