CN110488154B - 一种用于调度主站端的小电流接地选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于调度主站端的小电流接地选线方法，涉及电力系统配电网技术领域，方法具体为：调度主站端实时获取厂站端的各条母线上各条线路的遥测值，根据遥测值计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i；其中，变量i表示母线上的线路；根据各条线路的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i计算发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率，基于概率值的降序排序来试拉线路，从而完成故障的排出。本方法快速且直观的给出接地线路的概率排序，调度员可根据排序结果进行拉路，从而快速、准确找出故障线路，更好的保证电网安全稳定运行，实用性强，适用范围广。

Description

一种用于调度主站端的小电流接地选线方法

技术领域

本发明涉及电力系统配电网技术领域，具体涉及一种用于调度主站端的小电流接地选线方法。

背景技术

目前我国10～35kV配电网系统大多采用中性点非有效接地方式，即不接地和经消弧线圈接地的小电流接地系统。在发生单相故障时，故障电流小，可维持电压对称，不影响对负荷供电，相关规程规定系统允许带故障运行1～2h。但在发生单相故障时，非故障相的对地电压将变为原来的

倍，因此还是要尽快找到故障并排除，减少对非故障线路绝缘的影响，也防止造成进一步的故障，例如导致两相接地故障。并且，因故障持续时间较长引起公共安全风险也不容忽视，人身伤亡事件时有发生。

据统计，在小电流接地系统中，发生单相接地故障的概率达到了80％以上。其中，大部分基于暂态判断方法的小电流接地选线装置尽管判断原理上较完善和准确，但是在变电站实际应用中的效果并不理想，受现场干扰较多，在全国安装和应用相当少。调度员在发现小电流接地后也大多通过拉路法进行试拉，操作繁琐，随机性很大，且对负荷有一定影响。目前，我国电网调度部门基本上采用智能电网调度系统(D5000)进行调控运行，在该系统上开发小电流接地选线功能具有更大的实际应用性，且能够协助调度员在最短时间内判断出单相接地线路，更好的确保电网安全稳定运行。

目前已有地市公司在智能电网调度系统中部署小电流接地选线功能，主要根据零序电流法和相电流差值对比试拉法，但这两种方法都存在较为严重问题。其中，零序电流法准确率较高，但是目前大部分厂站并无零序电流信号，特别是老旧厂站，而且，零序电流在线路正常运行时为0，零序电流值的准确性有待核实，这些因素都影响零序电流法的实用性。相电流差值对比试拉法操作步骤复杂且繁琐，需要调度员手动试拉线路并进行多项操作和判断，调控操作人员反应较准确率不高，实用性较差，且在选线判断原理上无具体理论研究支持。

发明内容

本发明的目的在于：为解决利用零序电流法的故障选线法的适用范围受限，导致实用性不高，以及利用相电流差值对比试拉法的故障选线法操作复杂、效率和准确率低的问题，提供了一种用于调度主站端的小电流接地选线方法。本方法通过计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量、无功功率变化量，分别对相电流变化量、无功功率变化量设定加权系数，从而计算发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率，对概率值进行降序排序，对较大的概率值对应的线路进行试拉，从而完成线路故障的排出。本方法快速且直观的给出接地线路的概率排序，调度员可根据排序结果进行拉路，从而快速、准确找出故障线路，更好的保证电网安全稳定运行。本发明采用的技术方案如下：

一种用于调度主站端的小电流接地选线方法，方法如下：

调度主站端实时获取厂站端的各条母线上各条线路的遥测值，根据遥测值计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i；其中，变量i表示母线上的线路；

根据各条线路的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i计算发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率，基于概率值的降序排序来试拉线路，从而完成故障的排出。

进一步地，遥测值包括相电流值、无功功率值或有功功率值，根据遥测值计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i的方法如下：

记发生接地故障的时刻为t_f，选取在故障发生前的时刻t₀，选取在故障发生后的两个时刻t₁和t₂，其中，t₀＝t_f-Δt₀、t₁＝t_f+Δt₁、t₂＝t_f+Δt₂；

比较各条线路t₁与t₀时刻、t₂与t₀时刻的遥测值的差值，将差值最大的时刻选取作为故障后的时刻值，再基于选取的时刻值计算出厂站端所有负荷接地前后电流值、无功值的变化量，即发生接地的母线上各条线路的相电流变化量和无功功率变化量。

进一步地，发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率的计算方法如下：

根据每条出线的相电流变化量、无功功率变化量，求出各条线路相电流变化量ΔI_i在所有出线相电流变化量∑ΔI中的占比P_i，以及各条线路无功功率变化量ΔQ_i在所有出线无功功率变化量∑ΔQ中的占比R_i；

将线路相电流变化量对应的占比的权重系数记为m，无功功率变化量对应的占比的权重系数记为n，对P_i、R_i进行加权处理，计算出每条线路发生接地的概率δ_i：

根据δ_i的大小，给出供工作人员参考的选线排序顺序。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，方法操作简单，可适用于输出电压为10～35kV的配电网系统，无需调度员思考和进行多余操作，也无需增加额外现场装置，平均故障处理时间可由当前的30min缩短至10min内，选线成功率由50％增加至85％以上，判断快速且直观，大大缩短了故障处理时间，提高了调度员处理接地故障的效率和准确率。

2、本发明中，方法采用电流判据和无功判据作为双判据，对利用智能电网调度系统采集的配网线路相电流值和无功功率值进行综合判断，快速叉直观的给出接地线路的概率排序，可广泛适用于调度主站端，各省、地、县级及城市的主站调度系统进行小电流接地选线判断，实用性强。

3、本发明中，通过智能电网调度系统内部进行遥测值记录，再综合电流判据和无功判据，采用概率加权的方式计算线路为接地线路的概率，快速且直观的给出接地线路的概率排序，调度员可根据排序结果进行拉路，从而快速找出故障线路，提高单相接地故障处理速度，更好的保证电网安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的整体流程图；

图2为本发明的小电流接地接线图；

图3为本发明的接地后电流电压矢量图：

图4为本发明的故障前后时间选取示意图；

图5为本发明的智能电网调度系统中小电流接地选线在线分析示意图；

图6为本发明实施例中应用场景一的计算结果示意图；

图7为本发明实施例中应用场景一的告警查询结果示意图；

图8为本发明实施例中应用场景二的计算结果示意图；

图9为本发明实施例中应用场景二的告警查询结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本发明的较佳实施例，提供了一种用于调度主站端的小电流接地选线方法，如图1所示，本实施例中，配电网系统的输出电压为10kV，如图2所示，方法具体如下：

配电网系统中，母线作为用来汇集和分配电力的导线，当母线上任一条线路发生接地，该条母线将处于接地状态。智能电网调度系统通过获取母线电压值，即可得知母线是否接地。本方法利用智能电网调度系统采集厂站端配网线路的相电流值和无功功率值，当智能电网调度系统确定某条母线发生接地时，计算该母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量和无功功率变化量，相电流变化量和无功变化量最大的线路为接地线路，以此作为本方法的电流判据、无功判据。

利用智能电网调度系统实时记录遥测值，遥测值包括各条线路的相电流值、无功功率值或有功功率值，根据遥测值计算出发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i(下标i为变量，表示母线上的线路)，计算方法如下：

如图4所示，记发生接地故障的时刻为t_f，选取在故障发生前的时刻t₀，选取在故障发生后的两个时刻t₁和t₂，其中，t₀＝t_f-Δt₀、t₁＝t_f+Δt₁、t₂＝t_f+Δt₂。考虑到调度主站端上传的遥测数据刷新率等实际情况，比较t₁与t₀时刻、t₂与t₀时刻的遥测值的差值，将差值最大的时刻(即t₁或t₂)选取作为故障后的时刻值，再基于选取的时刻值计算出调度主站端所有10kV负荷接地前后电流值、无功值的变化量，即发生接地的母线上各条线路的相电流变化量和无功功率变化量。

电流判据具体如下：

母线发生接地时，以A相接地为例，A相对地电压变为零，则非故障相B、C相对地电压升至原来的

倍，调度主站端所有出线B、C相对地电容电流I_cb、I_cc汇集到变压器绕组后，流入A相接地点。A相接地点的电容电流I_ca等于电容电流I_cb、I_cc的矢量和，即I_ca＝I_cb+I_cc。

以流出母线为电流正方向，B、C相对地电容电流I_cb、I_cc滞后于故障后B、C相对地电压90°，三相合成后，A相接地点的电容电流I_ca将超前于A相电压90°。由于电容电流的存在，因此，接地后的接地线路的接地相电流I_ph(I_ph＝I_fh+I_ca，其中，I_fh表示负荷电流)将发生较大变化，而其他非接地负荷线路的A相电流变化将很小。

无功判据具体如下：

采用两表法测量10kV出线线路的瞬时功率S：

S＝U_abI_a+U_cbI_c＝(U_a-U_b)I_a+(U_c-U_b)I_c＝U_aI_a+U_cI_c+U_b(-I_a-I_c)

＝U_aI_a+U_cI_c+U_bI_b

其中，U_a、U_b、U_c分别表示A、B、C相电压，I_a、I_b、I_c分别表示A、B、C相电流，U_ab、U_cb分别表示AB相、CB相的线电压。当A相发生单相接地后，由于有接地电容电流的存在，此时不再是I_a+I_b+I_c＝0，而是I_a+I_b+I_c+I_ca＝0。此时，A相CT测量到的电流为母线接地后的接地相电流，两表法测得的瞬时功率S为：

S＝U_ab(I_a+I_ca)+U_cbI_c＝U_abI_a+U_cbI_c+U_abI_ca

其中，U_abI_ca即为接地电容电流产生的功率，由图3可知，U_ab和I_ca的夹角为60°，因此，接地电容电流产生的无功Q_a＝U_abI_ca(-sin60°)，即：接地线路的无功功率将发生很大变化，且不受负荷电流影响，仅由流过A相接地点的电容电流决定，而其他非接地线路的无功功率变化将很小。

基于电流判据和无功判据，通过智能电网调度系统对发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率，根据得到的概率给出选线排序结果。具体如下：

根据每条出线的相电流变化量、无功功率变化量，求出各条线路相电流变化量ΔI_i在所有出线相电流变化量∑ΔI中的占比P_i，以及各条线路无功功率变化量ΔQ_i在所有出线无功功率变化量∑ΔQ中的占比R_i，对P_i、R_i进行加权处理。将线路相电流变化量对应的占比的权重系数记为m，无功功率变化量对应的占比的权重系数记为n，每条线路发生接地的概率为：

智能电网调度系统根据δ_i的大小给出选线排序顺序，以供调度员参考。在发生小电流接地后，如图5所示，调度员可进入智能电网调度系统中的小电流接地选线模块查看本方法(又称IQ综合选线法)给出的选线结果排序，按排序进行试拉，从而以最快速度消除故障。

应用场景一：

11月23日12时33分，成都·天华站941天寿路接地。该站出现接地后，智能电网调度系统于12时33分给出计算结果，如图6所示。由图6可看出，本方法给出天寿路故障概率为0.65，天镇路接地故障概率为0.35，根据故障概率给出排序，判断天寿路发生接地故障概率更大。天华站出现接地后，调度员根据本方法选线结果拉开941天寿路开关，母线接地信号复归，如图7所示，证实为929玉天路发生接地，与本方法判断结果一致。

应用场景二：

12月03日10时40分，成都·繁江站910江城四路接地。该站出现接地后，智能电网调度系统于10时40分给出计算结果，如图8所示。由图8可看出，本方法给出江城四路故障概率为0.38，江利二路故障概率为0.17，其他线路更低。根据故障概率给出排序，判断江城四路发生接地故障概率更大。繁江站出现接地后，调度员根据本方法选线结果拉开910江域四路开关，母线接地信号复归，如图9所示，证实为910江城四路发生接地，与本方法判断结果一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于调度主站端的小电流接地选线方法，其特征在于，方法如下：

调度主站端实时获取厂站端的各条母线上各条线路的遥测值，根据遥测值计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i；其中，变量i表示母线上的线路；

根据各条线路的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i计算发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率，基于概率值的降序排序来试拉线路，从而完成故障的排出；

发生接地的母线上各条线路为接地线路的概率的计算方法如下：

根据每条出线的相电流变化量、无功功率变化量，求出各条线路相电流变化量ΔI_i在所有出线相电流变化量∑ΔI中的占比P_i，以及各条线路无功功率变化量ΔQ_i在所有出线无功功率变化量∑ΔQ中的占比R_i；

将线路相电流变化量对应的占比的权重系数记为m，无功功率变化量对应的占比的权重系数记为n，对P_i、R_i进行加权处理，计算出每条线路发生接地的概率δ_i：

根据δ_i的大小，给出供工作人员参考的选线排序顺序。

2.根据权利要求1所述的一种用于调度主站端的小电流接地选线方法，其特征在于，遥测值包括相电流值、无功功率值或有功功率值，根据遥测值计算发生接地的母线上各条线路在发生接地故障前后的相电流变化量ΔI_i、无功功率变化量ΔQ_i的方法如下：

记发生接地故障的时刻为t_f，选取在故障发生前的时刻t₀，选取在故障发生后的两个时刻t₁和t₂，其中，t₀＝t_f-Δt₀、t₁＝t_f+Δt₁、t₂＝t_f+Δt₂；

比较各条线路t₁与t₀时刻、t₂与t₀时刻的遥测值的差值，将差值最大的时刻选取作为故障后的时刻值，再基于选取的时刻值计算出厂站端所有负荷接地前后电流值、无功值的变化量，即发生接地的母线上各条线路的相电流变化量和无功功率变化量。

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