CN110632464B

CN110632464B - 一种单相接地故障定位方法及系统

Info

Publication number: CN110632464B
Application number: CN201911065080.8A
Authority: CN
Inventors: 王科; 刘红文; 王洪林
Original assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-11-04
Also published as: CN110632464A

Abstract

本申请提供了一种单相接地故障定位方法及系统，其中本申请通过对配电线路进行分段，得到各分段线路；同步采集分段线路的两端的三相电流，将两端的各相电流作差得到各相差动电流，如果三相中的某一相差动电流变化量大于另外两相电流差动电流变化量，且其差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的所述某一相发生单相接地故障；根据差动电流判据定位单相接地故障，代替了传统的采用电流来定位单相接地故障，差动电流可以抵消采集的电流的波动性，增加了电流的相对稳定性，进而提高了单相接地故障的准确率和可靠性。

Description

一种单相接地故障定位方法及系统

技术领域

本申请涉及配电线路故障定位技术领域，尤其涉及一种单相接地故障定位方法及系统。

背景技术

据统计，电力系统停电绝大部分是配电网原因引起的，其中单相接地故障占配电网故障总数的80％左右，单相接地故障检测技术对提高供电可靠性，推动智能电网建设具有十分重要的意义；单相接地故障检测技术包括单相接地故障的选线、单相接地故障的隔离及单相接地故障的定位。

目前常用的单相故障定位方法有基于稳态特征的零序电流群体比幅比相法、基于暂态特征的零序无功功率方向法等，其中基于稳态特征的零序电流群体比幅比相法具体包括：先进行零序电流比较，选出几个幅值较大的作为候选，然后在此基础上进行相位比较；如果某条线路方向与其它线路不同，则其为故障线路；如果所有零序电流同相位，则为母线装置；该方法被大多数选线装置所采用。基于暂态特征的零序无功功率方向法具体包括：计算馈线出线口，暂态信号持续时间内暂态无功功率Q的方向，Q<0表明暂态无功功率流向母线，为故障线路。

但是，由于发生单相接地故障时，接地电流很不稳定，如果接地电阻大于1kΩ，即便是中性点直接接地，接地电流也不到6A；采用上述的基于稳态特征的零序电流群体比幅比相法、基于暂态特征的零序无功功率方向法等很难检测到如此不稳定的电流，即使检测到，电流的准确率也不高，因此采用上述的基于稳态特征的零序电流群体比幅比相法、基于暂态特征的零序无功功率方向法等定位单相接地故障准确率不高、可靠性不高。

发明内容

本申请提供了一种单相接地故障定位方法和系统，以解决现有单相接地故障定位准确率不高、可靠性不高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请提供了一种单相接地故障定位方法，包括：

对配电线路进行分段，得到各分段线路；

同步采集分段线路的两端的三相电流；

根据所述两端的三相电流分别获取三相差动电流；

根据相邻采集周波的三相差动电流计算三相差动电流变化量，并建立差动电流变化量数据库；

判断三相中的某一相差动电流变化量是否大于另外两相电流差动电流变化量，且所述差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

如果三相中的某一相差动电流变化量大于另外两相电流差动电流变化量，且其差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的所述某一相发生单相接地故障。

可选的，所述根据所述两端的三相电流分别获取三相差动电流，包括：

将所述两端的三相电流作差得到分段线路的三相差动电流。

可选的，所述根据相邻采集周波的三相差动电流计算三相差动电流变化量，包括：

根据dIcd_K＝|Icd_K-Icd_K-N|计算三相差动电流变化量；

其中，Icd_K为当前差动电流采样值，Icd_K-N为前一周波差动电流采样值，N为一周波内采样次数。

可选的，所述方法包括：

根据

计算差动电流变化量积分值；

其中，Icd_K为当前差动电流采样值，N为一周波内采样次数。

可选的，所述方法包括：

根据

计算一次电流启动门槛对应积分值；

其中，I_qd为一次起动门槛对应的积分值，I_yc为一次起动时各侧分相差动电流变化量的门槛值，N为一周波内采样次数。

可选的，所述方法包括：

判断A相差动电流变化量是否大于B相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且A相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

如果A相差动电流变化量大于B相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且A相差动电流变化量大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的A相发生单相接地故障。

可选的，所述方法包括：

判断B相差动电流变化量是否大于A相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且B相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

如果B相差动电流变化量大于A相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且B相差动电流变化量大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的B相发生单相接地故障。

可选的，所述方法包括：

判断C相差动电流变化量是否大于A相差动电流变化量及B相电流差动电流变化量，且C相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

如果C相差动电流变化量大于A相差动电流变化量及B相电流差动电流变化量，且C相差动电流变化量大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的C相发生单相接地故障。

第二方面，基于上述单相接地故障定位方法，本申请还提供了一种单相接地故障定位系统，所述系统包括：

电流采集模块，用于同步采集分段线路的两端的三相电流；

差动电流计算模块，用于根据所述两端的三相电流分别获取三相差动电流；

单相接地故障判断模块，用于判断三相中的某一相差动电流变化量是否大于另外两相电流差动电流变化量，且所述差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

中心服务器，用于接收所述电流采集模块采集的电流值，并将电流值传送至所述差动电流计算模块和所述单相接地故障判断模块。

可选的，电流采集模块通过同步协议和中心服务器同步连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

由上述技术方案可知，本申请通过对配电线路进行分段，得到各分段线路；同步采集分段线路的两端的三相电流，将两端的各相电流作差得到各相差动电流，如果三相中的某一相差动电流变化量大于另外两相电流差动电流变化量，且其差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的所述某一相发生单相接地故障；根据差动电流判据定位单相接地故障，代替了传统的采用电流来定位单相接地故障，差动电流可以抵消采集的电流的波动性，增加了电流的相对稳定性，进而提高了单相接地故障的准确率和可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1为本申请实施例提供的单相接地故障定位方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的单相接地故障定位系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见附图1，图1示出了本申请实施例提供的单相接地故障定位方法的流程示意图。下面结合附图1对本申请实施例提供的单相接地故障定位方法进行说明。

如图1所示，本申请提供的一种单相接地故障定位方法，包括：

S110：对配电线路进行分段，得到各分段线路。

将一条线路分成若干段，在每段上分别安装电流采集装置，定时采集线路上的电流值。

S120：同步采集分段线路的两端的三相电流。

在本发明实施例中，为了提供获取的差动电流的准确性，因此需同步采集分段线路的两端的三相电流，三相包括A相、B相及C相。

S130：根据所述两端的三相电流分别获取三相差动电流。

将所述两端的三相电流作差得到分段线路的三相差动电流。

在配电线路中，发生单相接地故障时接地电流极不稳定，因此本申请将电流转化为差动电流，根据差动电流判据进行定位单相接地故障，这样可以抵消接地电流的波动性，增加电流的相对稳定性，提高故障定位的准确性。

S140：根据相邻采集周波的三相差动电流计算三相差动电流变化量，并建立差动电流变化量数据库。

根据dIcd_K＝|Icd_K-Icd_K-N|计算三相差动电流变化量；

其中建立差动电流变化量数据库的目的是：本申请是依据差动电流的变化量，而差动电流变化量是基于当前周波的差动电流与上一周波的差动电流，因此必须对上一周波的差动电流变化量进行记录，建立数据库。

S150：判断三相中的某一相差动电流变化量是否大于另外两相电流差动电流变化量，且其差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值。

根据

计算差动电流变化量积分值；

其中，Icd_K为当前差动电流采样值，N为一周波内采样次数。

根据

计算一次电流启动门槛对应积分值；

本发明在执行S150时，需要满足两个条件才能判断单相接地故障；

条件1：当某一个侧分相上的单相差动电路变化量过大，即，另外两相的差动电流变化量均小于该侧分相的单相差动电路变化量的一半；

所述接地故障判断模块根据以下公式分别对A相、B相和C相的差动电流变化量进行判断：

A相判断公式：

B相判断公式：

C相判断公式：

其中，dIcd_AK、dIcd_BK和dIcd_CK分别为A相、B相和C相的差动电流变化量，dIcd_AK、dIcd_BK和dIcd_CK的值通过所述差动电流变化量计算公式得。

以A相为例，当A相的差动电流变化量为其余两相差动电流变化量的两倍以上时，即可预判A相接地故障。

条件2：对A相预判后，继续对A相的单相差动电流变化量积分值进行判断，当A相的单相差动电流变化量积分值S大于一次起动门槛对应的积分值I_qd，那么此时即可判断A相单相接地故障。

本申请实施例中，当系统一次启动时会存在一个电流冲击值，此时系统已在采集电流，所以会相应地存在差动电流冲击值及其变化量，我们在定位单相接地故障时需要躲避电流冲击值对应的差动电流变化量，即当出现电流冲击值对应的差动电流变化量时，我们并不将其判定为单相接地故障，我们将系统一次启动时出现的电流冲击值对应的差动电流变化量定义为一次电流启动门槛值。

S160：如果三相中的某一相差动电流变化量大于另外两相电流差动电流变化量，且其差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值，则判定分段线路的所述某一相发生单相接地故障。

具体包括：

当三相中的某一相为A相时，判断A相差动电流变化量是否大于B相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且A相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

当三相中的某一相为B相时，判断B相差动电流变化量是否大于A相差动电流变化量及C相电流差动电流变化量，且B相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

当三相中的某一相为C相时，判断C相差动电流变化量是否大于A相差动电流变化量及B相电流差动电流变化量，且C相差动电流变化量积分值大于一次电流启动门槛对应积分值；

第二方面，本申请基于提供的单相接地故障定位方法，还提供了单相接地故障定位系统。

参见附图2，图2示出了本申请实施例提供的单相接地故障定位系统的结构示意图。下面结合附图2对本申请实施例提供的单相接地故障定位系统进行说明。

如图2所示，本申请提供的一种单相接地故障定位系统，所述系统包括：

电流采集模块，用于同步采集分段线路的两端的三相电流；

具体地，电流采集模块安装于线路分段开关处，中心服务器可安装于通信网络可达的任何地方，电流采集模块通过通信网络连接中心服务器；在中心服务器中建立差动电流计算模块和接地故障判断模块；流采集模块通过同步协议和中心服务器同步，实现同步采样，采集线路分段的各侧分相电流值，并将其发送给中心服务器。

电流采集模块以中断形式采集线路分段的各侧分相电流值。

中心服务器接收各线路分段各侧分相电流值，并由差动电流计算模块分别计算各线路分段的差动电流变化量；；

优选的，所述通信网络为网线、光纤或无线网络，所述电流采集模块为电流表或电能表。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。