CN112736869B - 一种小电流接地选线装置的故障轮切方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，它包括：步骤1、确定每条首次选线的备选支路轮切顺序，所述轮切顺序为与该支路关联的轮切顺序；步骤2、当首次选线选跳该支路且故障未切除时，启动该支路的轮切；解决了现有轮切方式存在的轮切方式不灵活的问题，解决了现有技术的小电流接地选线装置只依靠传统的“碰运气”的方法进行轮切，无法快速地轮切到故障支路，造成很多无故障支路进行无必要的跳闸和重合闸，降低设备寿命，影响供电可靠性等技术问题。

Description

一种小电流接地选线装置的故障轮切方法

技术领域

本发明属于小电流故障选线技术领域，涉及一种小电流接地选线装置的故障轮切方法。

背景技术

现阶段小电流接地选线装置主要采用零序电压判断接地故障，依靠零序电流进行故障选线跳闸，且选线只选择一条支路。但在一些特定的运行方式、公用建设以及复杂的自然环境下，配网支路经常出现同时两条及以上支路接地故障，或者单条支路故障演变为多条支路同时故障，此种情况只选跳一条支路的逻辑下，无法完全隔离故障，小电流接地选线装置会判选线失败，需要启动轮切来切除故障。现阶段各厂家小电流接地选线装置采用的轮切方式主要有固定轮切、自动轮切(根据历史故障概率)两种，轮切方式比较简单。只依靠这种传统的“碰运气”的方法进行轮切，无法快速地轮切到故障支路，造成很多无故障支路进行无必要的跳闸和重合闸，降低设备寿命，影响供电可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，以解决现有技术配网支路出现同时两条及以上支路接地故障，或者单条支路故障演变为多条支路同时故障时，现有技术的小电流接地选线装置只依靠传统的“碰运气”的方法进行轮切，无法快速地轮切到故障支路，造成很多无故障支路进行无必要的跳闸和重合闸，降低设备寿命，影响供电可靠性等技术问题。

本发明采取的技术方案为：

一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，它包括：

步骤1、确定每条首次选线的备选支路轮切顺序，所述轮切顺序为与该支路关联的轮切顺序；

步骤2、当首次选线选跳该支路且故障未切除时，启动该支路的轮切。

所述该支路关联的轮切顺序的确定方法为：设每条线路关联的轮切顺序与该变电站支路的环网运行、同杆架设情况、相似自然环境和历史故障概率相关，引入一个线路之间的故障关联系数GL_ij，其中i表示本支路号，j表示关联支路号，GL_ij表征支路i发生故障时支路j同时发生故障的概率；假设该小电流接地选线装置共接了n条支路，当首次选线跳闸i支路，且装置判断故障并未切除的情况下，剩余n-1支路对支路值i的故障关联系数序列为

按照剩余支路的GL_ij值，按由大到小的顺序进行轮切。

故障关联系数GL_ij的计算方法为：故障关联系数GL_ij的值的确定考虑四个方面，分别是环网运行、同杆架设、相似自然环境和历史故障率，具体的计算方法如下式：

GL_ij＝(1-O_ij)×(TL_ij×DL_ij×k₁+WL_ij×k₂+HL_ijk₃)+O_ij (1)

式中：O_ij为支路i、支路j环网运行标识，当支路i、支路j环网运行时，O_ij＝1，非环网运行时，O_ij＝0；TL_ij为支路i、j同杆架设的同杆架设率；DL_ij为同杆架设区故障衍生率；WL_ij为支路i、支路j相似自然环境故障关联系数；HL_j表示支路j在小电流接地选线装置记录的历史故障概率；k₁、k₂、k₃分别为同杆架设、相似自然环境和历史故障率三个关联因子的权重系数。

所述支路i、j同杆架设的同杆架设率TL_ij的计算公式为：

所述支路i、支路j相似自然环境故障关联系数WL_ij的值通过人工整定或基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

同杆架设、相似自然环境、历史故障率三个关联因子的权重系数k₁、k₂、k₃的确定方法为：

k₁+k₂+k₃＝1，k₁、k₂、k₃三个值根据实际情况进行人工整定或基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

所述小电流接地选线装置具备k₁、k₂、k₃、O_ij、TL_ij、WL_ij和DL_ij的定值设置，同时能够记录历史故障数据实时计算HL_j、GL_ij，并且生成轮切矩阵。

所述同杆架设区故障衍生率DL_ij用来表征同杆架设路段支路i发生故障时引起j同时故障的概率，此值根据实际情况手动整定或者基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

本发明有益效果是：

本发明综合考虑环网运行、同杆架设、相似自然环境和历史故障概率四种因素的小电流接地选线装置的故障轮切方法，能够提升轮切成功的速度，减少不必要轮切次数，解决了现有轮切方式存在的轮切方式不灵活的问题，解决了现有技术的小电流接地选线装置只依靠传统的“碰运气”的方法进行轮切，无法快速地轮切到故障支路，造成很多无故障支路进行无必要的跳闸和重合闸，降低设备寿命，影响供电可靠性等技术问题。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员进一步理解本发明，下面的详细细化说明：

1、每条首次选线的备选支路都会关联上属于自己的一组轮切顺序，当首次选线选跳该支路且故障未切除时，启动轮切，轮切的顺序为与该支路关联的轮切顺序。因此，该种方法实际上将传统的固有的一组轮切序列升级为轮切矩阵。

2、每条线路关联的轮切顺序与该变电站支路的环网运行、同杆架设情况、相似自然环境、历史故障概率相关，这里引入一个线路之间的故障关联系数GL_ij，其中i表示本支路号，j表示关联支路号，GL_ij表征支路i发生故障时(或在小电流接地选线装置判别故障是否切除的时间范围内)，支路j同时发生故障的概率。假设该小电流接地选线装置共接了n条支路，当首次选线跳闸i支路，且装置判断故障并未切除的情况下，剩余n-1支路对支路值i的故障关联系数序列为

按照剩余支路的GL_ij值，由到小的顺序进行轮切，例如GL_ij从最大，那么首先轮切支路j，依次类推。

3、故障关联系数GL_ij的计算考虑四个方面，分别是环网运行、同杆架设、相似自然环境、历史故障率，其具体的计算方法如下式：

GL_ij＝(1-O_ij)×(TL_ij×DL_ij×k₁+WL_ij×k₂+HL_ijk₃)+O_ij (1)

其中：

(1)O_ij为支路i、支路j环网运行标识，当支路i、支路j环网运行时，O_ij＝1，非环网运行时，O_ij＝0。(支路i、支路j环网运行时，相当于支路i、支路j两条支路同时发生故障，选线只选一条的情况下，故障无法隔离，必定会启动轮切，首选轮切支路应该为与之环网运行的支路)

(2)TL_ij为支路i、j同杆架设的同杆架设率，其中同杆架设率的计算方法为：

(3)DL_ij为同杆架设区故障衍生率(表征同杆架设路段，支路i发生故障时引起j同时故障的概率，此值可以根据实际情况手动整定，或者基于历史数据，通过相关算法进行不断迭代修正)。

(4)WL_ij为支路i、支路j相似自然环境故障关联系数(表征当支路i发生故障时，由于支路i、支路j所处的自然环境类似，支路j同时发生故障的概率；比如支路i和支路j离得比较近，那么支路i和支路j遇到同样极端恶劣的天气的概率比较大，同时发生因自然环境相似造成的接地短路故障概率较大，WL_ij也就越大)；WL_ij值可以人工整定，也可以基于历史数据通过相关算法进行不断迭代修正。

(5)HL_j表示支路j在小电流接地选线装置记录的历史故障概率，等于装置记录以来支路j发生故障的次数比上总故障次数，如下式：

(6)k₁、k₂、k₃分别为同杆架设、相似自然环境、历史故障率三个关联因子的权重系数，并有k₁+k₂+k₃＝1。k₁、k₂、k₃三个值可以根据实际情况进行人工整定，也可以基于历史数据进行通过相关算法进行不断迭代修正。

4、实际小电流接地选线装置应该至少具备k₁、k₂、k₃、O_ij、TL_ij、WL_ij、DL_ij的定值设置，同时能够记录历史故障数据，并实时计算出HL_j、GL_ij，并且生成轮切矩阵。

本发明在实际轮切中，小电流接地选线装置按照实时的轮切矩阵进行轮切。每完成一次故障隔离(首次选线隔离或轮切隔离)，装置应该自动进行一次新轮切矩阵计算；每进行一次运行方式调整(例如环网运行解除)，应当进行一次定值更改。

结合上述发明内容说明，通过一项示例对本发明的实施方案进行较为详细描述，显然所描述的示例仅是针对某一变电站实际运行的其中一种工况。

以某地110kV变电站为例，该变电站10kV有6条出线，分别为支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6，其中支路1和支路5环网运行，因此O₁₅＝1。

支路1和支路2有同杆架设的情况，且支路1长20km,支路2和支路1同杆架设10km,因此TL_ij＝0.5。考虑到支路1和支路2同杆架设区域电杆周围有不少树枝，树枝有很大概率造成两条支路同时接地，此处人为设置支路1和支路2同杆架设区故障衍生率DL_ij＝0.5，又因为支路1和支路2处于大多相同的自然环境中，因此即使不在同一故障点，但同时发生概率也比较大，此处设置WL₁₂＝0.2。

支路3和支路1在地理位置和海拔上比较接近，且都处在树林边上，基本处在相同的气候条件下，因此支路3和支路1因为大风大雨天气原因同时发生故障的概率比较大，此处认为设置WL₁₃＝0.1。相比之下，支路4、支路6和支路1在地理位置上比较远、海拔相差大，因为相似自然环境同时发生故障的概率比较小，此处设置WL₁₄＝0.01、WL₁₆＝0.01。

根据小电流接地选线装置的历史接地故障率来看，支路1到支路6的历史故障率分别为10％、10％、20％、5％、15％、40％。k₁、k₂、k₃分别整定为0.3、0.3、0.4。

根据上述该站的运行情况以及相关数据，按照式(1)计算出：

[GL₁₂ GL₁₃ GL₁₄ GL₁₅ GL₁₆]＝[0.175 0.11 0.023 1.0 0.163] (4)

因此，当小电流接地选线装置首次选跳支路1后，故障未隔离，此时按照GL_ij从大到小进行伦切，按照式(4)计算结果形成的轮切顺序为支路5→支路2→支路6→支路3→支路4。由计算出来的伦切顺序可知，先切掉最有可能的环网运行的支路5，最后切支路4(因为支路4和支路1没有相似的自然环境，同时发生故障的概率小，且支路4的历史故障概率也最低)。因此，上述的轮切顺序，具有较强的理论依据，没有按照传统的固有轮切方式进行盲目的轮切，相比之下能够减少无必要的跳闸以及重合闸。

Claims (6)

1.一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，包括：

步骤1、确定每条首次选线的备选支路轮切顺序，所述轮切顺序为与该支路关联的轮切顺序；

所述该支路关联的轮切顺序的确定方法为：设每条线路关联的轮切顺序与变电站支路的环网运行、同杆架设情况、相似自然环境和历史故障率相关，引入一个线路之间的故障关联系数GL_ij，其中i表示本支路号，j表示关联支路号，GL_ij表征支路i发生故障时支路j同时发生故障的概率；假设该小电流接地选线装置共接了n条支路，当首次选线跳闸i支路，且装置判断故障并未切除的情况下，剩余n-1支路对支路值i的故障关联系数序列为

按照剩余支路的GL_ij值，按由大到小的顺序进行轮切；

故障关联系数GL_ij的计算方法为：故障关联系数GL_ij的值的确定考虑四个方面，分别是环网运行、同杆架设、相似自然环境和历史故障率，具体的计算方法如下式：

GL_ij＝(1-O_ij)×(TL_ij×DL_ij×k₁+WL_ij×k₂+HL_jk₃)+O_ij (1)

式中：O_ij为支路i、支路j环网运行标识，当支路i、支路j环网运行时，O_ij＝1，非环网运行时，O_ij＝0；TL_ij为支路i、j同杆架设的同杆架设率；DL_ij为同杆架设区故障衍生率；WL_ij为支路i、支路j相似自然环境故障关联系数；HL_j表示支路j在小电流接地选线装置记录的历史故障率；k₁、k₂、k₃分别为同杆架设、相似自然环境和历史故障率三个关联因子的权重系数；

步骤2、当首次选线选跳该支路且故障未切除时，启动该支路的轮切。

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，其特征在于：所述支路i、j同杆架设的同杆架设率TL_ij的计算公式为：

3.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，其特征在于：所述支路i、支路j相似自然环境故障关联系数WL_ij的值通过人工整定或基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

4.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，其特征在于：同杆架设、相似自然环境、历史故障率三个关联因子的权重系数k₁、k₂、k₃的确定方法为：

k₁+k₂+k₃＝1，k₁、k₂、k₃三个值根据实际情况进行人工整定或基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

5.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，其特征在于：所述小电流接地选线装置具备k₁、k₂、k₃、O_ij、TL_ij、WL_ij和DL_ij的定值设置，同时能够记录历史故障数据实时计算HL_j、GL_ij，并且生成轮切矩阵。

6.根据权利要求1所述的一种小电流接地选线装置的故障轮切方法，其特征在于：所述同杆架设区故障衍生率DL_ij用来表征同杆架设路段支路i发生故障时引起j同时故障的概率，此值根据实际情况手动整定或者基于历史数据通过算法进行不断迭代修正。

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