CN112964967A - 一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法 - Google Patents

一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，包括步骤1：在发生单相接地故障后，先提取配电网各馈线线路的零序电流并通过滤波提取SFB频率分量；步骤2：将所有馈线线路进行比较，找出零序电流的SFB频率分量与其它线路极性相反的馈线线路作为预选故障线路；步骤3:将预先故障线路中的两个馈线线路先后分时投入小电阻接地装置，并分别检测投入后的两条线路的稳态零序电流幅值；步骤4：比较两条线路的稳态零序电流幅值，其中幅值较大的为实际的故障线路。本发明的优点在于：针对转供电配网单相接地故障后可以准确选线出故障线路，避免将联络馈线作为故障线路的缺陷，提高故障检测的准确性可靠性。

Description

一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法
技术领域
本发明涉及电网系统故障检测领域，特别涉及一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法。
背景技术
随着社会的飞速发展，变电站下用户负荷不断增加，变电站检修及时掌握变电站设备状态是提高供电可靠性，降低设备损耗的重要措施，转供电是变电站检修时保护用户持续供电的有效方式，但是在转供电时如果发生单相接地故障将严重降低转供电的可靠性，因此及时对转供电单相接地故障进行隔离具有重要意义。
传统单相接地故障选线方式一般假设配电网为辐射配电网，当变电站检修时，配电网系统结构发生变化，变电站检修侧用户通过联络线实现转供电，此时使用传统单相接地故障选线方式将导致非故障联络馈线误选，降低转供电可靠性，影响用户用电。因此，转供电发生单相接地故障时，快速准确完成故障线路选线，对提高配电网供电可靠性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种配电网转供电单向接地故障线路的选线方法，用于实现对转供电情况下单相接地故障的准确快速定位检测，准确检测出故障馈线线路。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，包括
步骤1：在发生单相接地故障后，先提取配电网各馈线线路的零序电流并通过滤波提取SFB频率分量；
步骤2：将所有馈线线路进行比较，找出零序电流的SFB频率分量与其它线路极性相反的馈线线路作为预选故障线路；
步骤3:将预先故障线路中的两个馈线线路先后分时投入小电阻接地装置，并分别检测投入后的两条线路的稳态零序电流幅值；
步骤4：比较两条线路的稳态零序电流幅值，其中幅值较大的为实际的故障线路。
步骤2预选故障线路的确定方法包括：将配电网上任一一条出线线路作为参考线路；
将计算参考线路与其它所有线路做暂态零序电流SFB分量的内积运算；
通过内积运算结果来判断各条线路与参考线路之间的极性关系，并据此找出预选故障线路。
暂态零序电流SFB分量的内积运算采用如下公式计算：
Figure BDA0002984625940000021
式中：i0jk为第j条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；i0mk为第m条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；N为用于计算的数据个数,其大小根据暂态过程的持续时间而定；其中
Pjm＞0时表明第j条出线和参考线路同极性,Pjm＜0时表明反极性，然后根据各出线线路与参考线路之间的极性关系来确认与2条其它线路极性相反的馈线线路。
本发明的优点在于：1、针对转供电配网单相接地故障后可以准确选线出故障线路，避免将联络馈线作为故障线路的缺陷，提高故障检测的准确性可靠性；
2、故障定位准确为及时隔离故障线路提供基础，而且可以通过现有配电网小电流选线装置和小电阻接地装置完成转供电单相接地故障隔离与保护，无需加装新装置，节约运行维护成本；
2、本发明提出的方法辨识零序电流幅值准确，所需时间短，速动性好，基于零序电流幅值可以更好、更直观、更快速的得到故障线路。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明配电网系统结构图；
图2是本发明实施例1中馈线L2发生单相接地故障时母线处各馈线的零序电流图；
图3是本发明实施例1中馈线L2发生单相接地故障后接入小电阻馈线L2与馈线L4零序电流图；
图4是本发明实施例2中馈线L5发生单相接地故障时母线处各馈线的零序电流图；
图5是本发明实施例2中馈线L5发生单相接地故障后接入小电阻馈线L3与馈线L5零序电流图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本申请主要用于转供电发生单相故障后的故障选线方法，现有技术的故障选线方法在转供电这种方式时容易将非故障联络馈线误选，降低转供电可靠性，影响用户用电。本申请通过故障选线方法，依据转供电配电网的特性，在单相接地故障发生后先提取转供电配网中各馈线的零序电流，然后提取SFB分量后来根据极性来找出极性与其它线路极性相反的线路，这两个线路就是故障线路以及联络馈线，然后分时分别将这两条线路的小电阻接地装置接入后查看其稳态灵虚电流幅值，其中幅值大的就是故障回路，另一个回路就是联络馈线。其原理就是转供电谐振接地配电网发生单相接地故障时，通过投入小电阻接地装置，可有效放大故障线路零序电流，可有效帮助选出故障线路，防止出现故障线路误选情况。
实施例1、本申请的一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，主要用于对变电站检修进行转供电情况下单相接地故障的故障线路进行故障选线，确定故障线路，进而对故障线路可以进行隔离来实现供电的保护操作，具体方案包括
步骤1：在发生单相接地故障后，先提取配电网各馈线线路的零序电流并通过滤波提取SFB频率分量；
步骤2：将所有馈线线路进行比较，找出零序电流的SFB频率分量与其它线路极性相反的馈线线路作为预选故障线路；
其包括：将转供电谐振接地配电网上任一一条出线线路作为参考线路；
将计算参考线路与除参考线路外的其它所有线路做暂态零序电流SFB分量的内积运算；
通过内积运算结果来判断各条线路与参考线路之间的极性关系，并据此找出预选故障线路。
其中内积运算包括：暂态零序电流SFB分量的内积运算采用如下公式计算：
Figure BDA0002984625940000041
式中：i0jk为第j条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；i0mk为第m条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据,m为选定的参考线路；N为用于计算的数据个数,其大小根据暂态过程的持续时间而定；其中
Pjm＞0时表明第j条出线和参考线路同极性,Pjm＜0时表明反极性，然后根据各出线线路与参考线路之间的极性关系来确认与2条其它线路极性相反的馈线线路。当出现大于零10个，小于0的两个，则小于零的两个就是故障线路和联络馈线，再比如当计算得到2个小于0，10个小于0，则小于0的那两个就是故障线路和联络馈线。
步骤3:将预先故障线路中的两个馈线线路先后分时投入小电阻接地装置，并分别检测投入后的两条线路的稳态零序电流幅值；现在通过极性比较得到了两条线路，需要进一步从中确定那一条是故障线路，因此，本申请采用分别先后分时将两个馈线线路中小电阻接地装置接入，然后查看统计记录其线路上的稳态灵虚电流幅值。
步骤4：比较两条线路的稳态零序电流幅值，其中幅值较大的为实际的故障线路。根据电流幅值大的作为故障线路，其原理为转供电谐振接地配电网发生单相接地故障时，通过投入小电阻接地装置，故障线路的零序电流被放大，大于正常线路，可有效通过放大的故障线路零序电流来判断故障线路，可有效帮助选出故障线路，防止出现故障线路误选情况。
实施例2：一种变电站检修进行转供电情况下单相接地故障选线方法，用以实现对转供电情况下单相接地故障的准确快速将故障线路选线出来然后隔离，从而实现故障选线、隔离保护的一套流程实施对提高转供电可靠性具有重要意义。
本发明的技术方案是：
Step1：选用某一(设为第M)条出线作为参考线路。其他所有线路和参考线路依次作暂态零序电流SFB分量的内积运算:
Figure BDA0002984625940000051
式中：i0jk为第j条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；i0mk为第m条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；N为用于计算的数据个数,其大小根据暂态过程的持续时间而定。
Pjm＞0时表明第j条出线和参考线路同极性,Pjm＜0时表明反极性。
Step2：通过极性比较可知有两条线路与其他线路极性相反，然后分时接入两侧变电站小电阻接地装置
Step3：比较接入两侧变电站小电阻接地装置后两条线路的稳态零序电流幅值i1和i2，其中幅值较大的为实际故障线路，然后对实际故障线路进行隔离。
为了验证本申请的方案的合理性和可靠性，本申请通过软件仿真进行实验验证，如图1所示，
首先利用PSCAD/EMTDC建立如图1所示的转供电配电网仿真模型，共有两个110kV/10kV的变电所，每个变电所均有3回出线，馈线L1、L2、L3、L5、L6为架空线路。其中，架空馈线的正序阻抗为：R1＝0.45Ω/km，L1＝1.172mH/km，C1＝6.1nF/km，零序阻抗为：R0＝0.7Ω/km，L0＝3.91mH/km，C0＝3.8nF/km；该配电系统的中性点从母线的Z字型接地变压器引出，经消弧线圈接地，消弧线圈的补偿方式为过补偿，系统采样频率为1MHz。转供电配电网模型搭建后，本申请选择以下二种方式设置故障回路后查看仿真结果具体如下：
仿真1：
(1)通过电磁暂态仿真在图1所示谐振接地配电网馈线L2上设置单相接地故障作为故障馈线，故障初相角为90°，故障时间设定为0.082s，过渡电阻为10Ω，提取各馈线零序电流，即母线处零序电流i0，如图2所示；
(2)利用暂态零序电流故障线路和联络馈线与其他健全线路极性相反可选出两条线路L2和L4。
(3)在0.15时接入检修变电站小电阻接地装置，在0.2s时接入正常供电变电站小电阻接地装置，选出的两条线路稳态零序电流幅值变化如图3所示，由图中课件其中幅值较大的L2线路，而本申请实验设置的L2也为故障线路，因此故障模拟结果准确。
仿真2：
(1)通过电磁暂态仿真在图1所示谐振接地配电网馈线L5上设置单相接地故障作为故障馈线，故障初相角为90°，故障时间设定为0.082s，过渡电阻为10Ω，提取各馈线零序电流，即母线处零序电流i0，如图4所示；
(2)利用暂态零序电流故障线路和联络馈线与其他健全线路极性相反可选出两条线路L3和L5。
(3)在0.15时接入检修变电站小电阻接地装置，在0.2s时接入正常供电变电站小电阻接地装置，选出的两条线路稳态零序电流幅值如图5所示，由图中可知L5为幅值比较大，其为故障回路，与仿真设置的L5线路为故障线路结果一致。由此可见，本申请的选线方法准确可靠，可以有效的在转供电配网中单相接地故障中快速准确确定故障线路及对应的联络馈线。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，其特征在于：包括
步骤1：在发生单相接地故障后，先提取配电网各馈线线路的零序电流并通过滤波提取SFB频率分量；
步骤2：将所有馈线线路进行比较，找出零序电流的SFB频率分量与其它线路极性相反的馈线线路作为预选故障线路；
步骤3:将预选故障线路中的两个线路先后分时投入小电阻接地装置，并分别检测投入后的两条线路的稳态零序电流幅值；
步骤4：比较两条线路的稳态零序电流幅值，其中幅值较大的为实际的故障线路。
2.如权利要求1所述的一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，其特征在于：步骤2预选故障线路的确定方法包括：将配电网上任一一条出线线路作为参考线路；
将计算参考线路与其它所有线路做暂态零序电流SFB分量的内积运算；
通过内积运算结果来判断各条线路与参考线路之间的极性关系，并据此找出预选故障线路。
3.如权利要求2所述的一种配电网转供电单相接地故障线路的选线方法，其特征在于：暂态零序电流SFB分量的内积运算采用如下公式计算：
Figure FDA0002984625930000011
式中：i0jk为第j条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；i0mk为第m条线路零序电流SFB分量从故障起始的第k个数据；N为用于计算的数据个数,其大小根据暂态过程的持续时间而定；其中
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