CN110808576A - 一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网自动化处理研究领域，尤其涉及10kV~35kV小电流接地系统发生单相接地故障的馈线自动化处理方法。该方法不仅故障隔离时间大大缩短，而且其开关开合闸次数最少。包括：步骤1、智能终端间建立网络拓扑模型；步骤2：进行故障定位，检测单相接地特征量，当单相接地特征量发生变化时，将特征量上传至区域型主站；步骤3：区域型主站在获取终端上传的特征量后定位出故障区段，当配电开关为负荷开关时，直接断开变电站出线开关；当配电开关为断路器时，主站定位出故障区段在配电开关M与其邻近配电开关N之间，主站发送控制命令断开配电开关M；之后判断邻近配电开关N是否为联络开关，若为联络开关，则不动作；否则，则将联络开关N分闸。

Description

一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离 方法
技术领域
本发明涉及配电网自动化处理研究领域，尤其涉及10kV~35kV小电流接地系统发生单相接地故障的馈线自动化处理方法。
背景技术
10kV~35kV配电系统中性点一般采取不接地、经消弧线圈接地，为小电流接地系统，当发生单相接地故障时，线电压仍然对称，虽仍可带故障运行1~2小时，但也必须尽快找到故障区段，完成故障隔离，避免发展成为严重的短路故障，扩大停电范围。单相接地故障是电网中最常见的故障，目前，针对单相接地故障有以下几种措施。
（1）采用现有变电站故障选线装置，当发生单相接地故障时，选线装置选出故障的配电线路，跳开变电站出现开关，此时使得整条馈线停电。下一个工作就是查找到故障点并排除故障，传统方法是由运行人员去巡线查找故障点，该方法费时费力，远远不能满足快速排除故障的要求。
（2）基于重合器技术：重合器不需与外界进行通信，在其内壁设置了相电流和零序电流的整定值，实时监测流过的相电流和零序电流，发生单相接地故障后，如果判断出零序电流超过整定值，则断开线路，经过一段时间重合。如果重合成功，则中止后续动作，在经过一段时间延长后，恢复到预先的整定状态，继续正常运行。若故障为永久性故障，则重合器经预先的重合次数后，就不再重合，即闭锁断开状态，将故障隔离，但该方法由于没有通信，巡线人员不知道重合器的动作情况，需沿线检测情况，其效率大大降低，而且配电网线路一般较短，线路不同位置发生单相接地后零序电流相差不大，重合器的定值也很难整定。
（3）基于故障指示器的定位技术：现阶段故障指示器已具有“二遥”通信功能，可将多个故障指示器的信息发送至一个集中器上，集中器通过通信将信息发送至远方主站。但故障指示器只能测量相电流，无法测量零序电流，对单相接地故障的定位正确率较低，容易发生误动。
发明内容
本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法。该方法不仅故障隔离时间大大缩短，而且其开关开合闸次数最少，适用于各种开环运行的小电流接地系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤。
步骤1、进行配网拓扑识别，（智能终端）预先配置本地以及相邻终端的IP地址信息，（之后智能终端之间相互通信，）然后智能终端间相互通信并建立网络拓扑模型。
步骤2：进行故障定位，智能终端检测自身开关的单相接地特征量，当检测到的单相接地特征量发生变化时，将特征量上传至区域型主站。
步骤3：区域型主站在获取终端上传的特征量后（进行综合分析计算，）定位出故障区段，根据配电开关的种类（负荷开关和断路器）。
当配电开关为负荷开关时，直接断开变电站出线开关，完成故障隔离。
当配电开关为断路器时，主站定位出故障区段在配电开关M与其邻近配电开关N之间，主站发送控制命令断开配电开关M；之后判断邻近配电开关N是否为联络开关，若为联络开关，则不动作；若配电开关N不为联络开关，则将联络开关N分闸，完成故障隔离。
进一步地，所述通信采用基于GOOSE的对等通信网络。高速可靠的通信使得各智能终端收集自身信息并上传信息至区域型主站以及区域型主站下达命令给各个终端的时间大大缩短。
进一步地，将变电站出线开关所在的智能终端作为区域型主站。即网架结构中变电站出线开关的个数与区域型主站的个数相同；该区域型主站自动判断出拓扑结构的联络开关，无需远程设置某一配电开关为分段开关还是联络开关。
与现有技术相比本发明有益效果。
本发明一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法，其不仅故障隔离时间大大缩短，而且其开关开合闸次数最少，适用于各种开环运行的小电流接地系统。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明应用于手拉手多联络配电网实施例图。
图2是本申请适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的技术方案进一步作详细说明，以下为一具体实施例。
如图2所示，为本申请适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离的流程图，应用于图1所示的手拉手多联络开关系统中。该方法具有以下步骤。
1、如图1所示，将变电站出线开关CB1、CB2和CB3设置为区域型主站，收集智能终端的数据并进行分析处理，再对相对应的智能终端进行控制操作。
2、进行配网拓扑识别，智能终端预先配置本地以及相邻终端的IP地址信息，之后智能终端之间相互通信，识别网络拓扑模型；在后期故障隔离时，区域型主站直接区分出联络开关，进行不同的隔离方式。
3、智能终端监测配电开关的单相接地特征量，当发生变化时，将特征量上传至区域型主站。
在图1中，当F1处发生单相接地故障时，SW1~SW4的单相接地特征量发生变化，将其特征量上传至CB1该区域型主站。CB1将收集到的数据进行分析计算，定位出故障在SW2与SW3之间。此时，若SW1~SW4都为断路器，则直接传输命令给SW2和SW3相对应的智能终端，将SW2和SW3断开，完成故障隔离；当SW1~SW4为负荷开关，则区域型主站首先断开自身开关CB1，之后再传输命令给SW2和SW3的智能终端，将故障点两边负荷开关断开，经过延时后，再将CB1合闸，并将除了离故障点上游最近的开关都闭合，即再控制SW1闭合，完成故障隔离。
在图1中，当F2处发生单相接地故障时，同F1发生故障一样，SW6、SW7所在的智能终端监测到单相接地特征量发生故障，将其特征量上传至该区域的主站CB2，区域型主站根据上传的数据进行分析，定位出故障发生在SW5与SW6之间。当分段开关为断路器时，因为区域型主站依据配网拓扑，判断出SW5为联络开关，本身已处于分闸状态，故只需通知SW6所在的智能终端，将SW6断开即完成故障隔离。当分段开关为负荷开关时，CB2将自身断开后，再断开SW6，完成故障隔离。
在本方案中，拓扑识别采用堆栈式查询，与相邻终端进行通信，完成馈线拓扑、各开关状态以及供电电源点等信息的交互。并将最后的拓扑识别结果上传至各个智能终端以及各区域型主站。
由于故障隔离后，配电网进行了配网重构，使得每个区域内的智能终端发生变化，因此对于配电网中的每个区域型主站可收集所有的智能终端的信息并进行控制。
在上述方案中，智能终端所监测的单相接地特征量是指所有能够反映单相接地故障特征的电气量，目前已有的故障特征量包括稳态特征量和暂态特征量。其中稳态特征量包括零序电压U 0、零序电流I 0的大小和方向、零序功率Q 0的大小和方向、五次谐波、零序剩余电流三次谐波、相电流变化、负序电流等；暂态特征量包括零序电流I 0行波、零序电流I 0各种小波分解值等。根据采用不同的选线算法，实际可选择这些单相接地故障特征量的一个子集。
本方案中，智能终端之间以及和区域型主站之间的通信，通信协议遵循IEC61850标准，通信方式采用GOOSE通信，保证了传输数据的可靠性和快速性。
本发明中，由于区域型主站处理的数据只是来自从自身到联络开关的智能终端，其设备数量并不是特别众多，故可采用适用于计算机计算的矩阵算法。第一步，建立所控制区域的节点特征矩阵，对节点进行编号并确定参考方向；第二步，建立配电网的故障特征矩阵，充分反映发生接地后各个节点的特征；第三步，划分故障区段，同时确定每个故障区段包含的支路，依据各个区段的故障测度，对比各个区段的故障测度，故障测度非负并且值最小的区段为故障区段。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、进行配网拓扑识别，预先配置本地以及相邻终端的IP地址信息，然后智能终端间相互通信并建立网络拓扑模型；
步骤2：进行故障定位，智能终端检测自身开关的单相接地特征量，当检测到的单相接地特征量发生变化时，将特征量上传至区域型主站；
步骤3：区域型主站在获取终端上传的特征量后，进行分析计算，定位出故障区段，根据配电开关的种类：
当配电开关为负荷开关时，直接断开变电站出线开关，完成故障隔离；
当配电开关为断路器时，主站定位出故障区段在配电开关M与其邻近配电开关N之间，主站发送控制命令断开配电开关M；之后判断邻近配电开关N是否为联络开关，若为联络开关，则不动作；若配电开关N不为联络开关，则将联络开关N分闸，完成故障隔离。
2.根据权利要求1所述的一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法，其特征在于：所述通信采用基于GOOSE的对等通信网络。
3.根据权利要求1所述的一种适用于小电流接地系统的智能分布式单相接地故障隔离方法，其特征在于：将变电站出线开关所在的智能终端作为区域型主站。
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