CN113671314A - 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法 - Google Patents

一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113671314A
CN113671314A CN202110942063.9A CN202110942063A CN113671314A CN 113671314 A CN113671314 A CN 113671314A CN 202110942063 A CN202110942063 A CN 202110942063A CN 113671314 A CN113671314 A CN 113671314A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
line
network
positive
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110942063.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113671314B (zh
Inventor
齐郑
赵昕一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN202110942063.9A priority Critical patent/CN113671314B/zh
Publication of CN113671314A publication Critical patent/CN113671314A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113671314B publication Critical patent/CN113671314B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Abstract

一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于，方法包括：步骤1，提取配电网环网线路中各个检测设备实时测量的相电流数据，基于相电流数据判断故障准确发生时刻，并计算出故障分量的综合正负序电流；步骤2，基于线路构造和线路中各个检测设备的位置建立网络结构描述矩阵；步骤3，基于各个检测设备处故障分量的综合正负序电流的相位特征和网络结构描述矩阵，计算配电网线路中的故障区间；步骤4，基于故障线路类型、故障区间类型和环网首端的综合正负序电流，实现故障点测距计算和故障点定位。本发明方法，步骤简便、计算简单、准确性高，减少了对于通信环境的依赖，能够满足多种不同线路类型中故障定位的需要，工程可实现性高。

Description

一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法
技术领域
本发明涉及电力自动化领域，更具体地，涉及一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法。
背景技术
目前，随着经济社会的不断发展，供电可靠性更高的配电网环网运行方式逐渐应用到现代配电网中。然而，由于环网拓扑结构与辐射网拓扑结构的差异，使得环网中发生单相接地故障后其故障特征与辐射网中发生的单点接地故障存在不同特性。适用于辐射形配电网故障的定位算法的适应性受到了极大的挑战。为了保证环网运行方式下用户的用电质量并减少人工巡线的负担，适用于环网结构的快速精确的故障定位技术尤为重要。
为了实现环网结构配电网中故障的精确定位，首先需要确定故障所在的区段。首先，可以利用配电网中各监测点处零序电流和零序电压相位差判断故障区间。这种方式，能够较好的应用于辐射网型配电网中。这是因为，在辐射网型配电网中零序电流和电压的相位特征较为明显，可准确完成故障区段定位。然而，在环网型配电网中，由于零序电流流通路径改变，将使得其相位特征发生变化，因此这种方式的应用可靠性较低。
其次，当电网中发生短路故障后可利用环网线路中安装的FTU(Feeder TerminalUnit，馈线终端设备)获取线路信息，并结合线性整数规划和蝙蝠算法完成故障区段确定。然而，由于单相接地故障与短路故障特征不同，该方法也无法可靠的完成单相接地故障区段定位。
进一步的，即使能够确定单相接地故障发生的区段，现有技术针对环网结构配电网的故障定位方法无法保证较高的可靠性和经济性。
具体来说，现有技术中，通常在确定故障区段后采用故障测距技术求取故障点距离监测点的距离，这种测距技术主要分为注入法、行波法和阻抗分析法三种形式。
第一，注入法通过向系统中注入特定信号，寻找该信号流通路径从而确定故障位置。但方法需要在系统中额外安装大量信号发生装置，影响到工程经济性要求，现场大多应用经济性较好的依据系统自身信号完成故障判断的定位技术。
第二，行波法可通过捕获自身线路故障信号行波波头，判定行波在线路中传输时间确定故障位置。为了避免接地电阻对行波产生影响，研究人员还设计出了双端行波法，在准确获取波头后可较为准确完成故障测距。具体来说，利用故障行波到达环网中各监测点的时间差初步判断区内、外故障，若故障发生在区内则可以根据行波到达时间判断准确故障位置。该方法在准确获取行波到达时刻后可准确完成故障区段定位及故障测距。因此，在环网结构的配电网单相接地故障中，测距技术大多采用行波法。然而，行波信号作为一种暂态高频信号，极易受到系统内噪声、接地电阻阻值、复杂系统结构引起行波折反射等因素干扰，使得获取行波波头较困难，易导致应用行波法进行判断的故障定位技术出现误判。
第三，阻抗分析法能够通过分析系统电流或电压之间的关系来判断故障回路阻抗等与故障位置相关的信息，进而获取准确的故障距离。该方法能够应用工频量进行计算，从而避免了行波信号在传播过程中受到噪声或折反射的影响而使得运算结果不够准确。因此，该方法更适用于电磁环境和拓扑结构复杂的配电网中的故障测距。在该方法中，还可以利用μPMU(Micro Phasor Measurement Unit，微型同步相量测量单元)获取辐射网中各监测点的高精度测量数据，并根据故障点电压向量特性建立目标函数，采用内点法迭代获取准确故障距离。另外，在双电源系统中可以通过建立故障后的电压、电流的实、虚部方程，利用阻尼最小二乘法求解以故障距离为未知量的超定方程得到准确故障距离。
然而，目前利用阻抗分析法完成故障测距的研究大多应用于辐射网，针对环网结构故障测距研究较为欠缺。因此，亟需一种新的配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，采用工频信号计算出故障发生时刻，并基于各个检测设备的综合正负序电流相位及分布特征和网络结构描述矩阵，判断出配电网线路中的故障区间和故障精确位置。
本发明采用如下的技术方案。
一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，提取配电网环网线路中各个检测设备实时测量的相电流数据，基于相电流数据判断故障准确发生时刻，并计算出故障分量的综合正负序电流；步骤2，基于线路构造和线路中各个检测设备的位置建立网络结构描述矩阵；步骤3，基于各个检测设备处故障分量的综合正负序电流的相位特征和所述网络结构描述矩阵，计算配电网线路中的故障区间；步骤4，基于故障线路类型、故障区间类型和环网首端的综合正负序电流，实现故障点测距计算和故障点定位。
优选地，步骤1中基于相电流数据判断故障准确发生时刻还包括：步骤1.1，基于配电网中各个检测设备实时测量的相电流数据合成线路的零序电流；步骤1.2，当零序电流的振幅大于设定阈值时则线路发生单相接地故障；步骤1.3，线路发生单相接地故障时对零序电流进行判断，并识别故障相；步骤1.4，提取各个检测设备的电流信号并利用小波变换计算单相接地故障发生时刻。
优选地，步骤1中计算出各个检测设备所在位置的综合正负序电流还包括：基于下述公式计算故障分量的综合正负序电流：
Izhzfx(t0+t)＝Igzh(t0+2T+t)-Igzq(t0-2T+t)-I0(t0+2T+t) (1)
其中，t的取值范围为[0，T)，
T为综合正负序电流的周期，
t0为所述线路发生单相接地故障准确发生时刻，
Izhzfx为故障分量的综合正负序电流，
Igzh(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的故障相电流值，
Igzq(t0-2T+t)为时刻t0-2T+t的故障相电流值，
I0(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的对应线路的零序电流。
优选地，步骤2中还包括网络结构描述矩阵H＝hij；hij为矩阵中第i行、第j列的数据，代表网络中第i个检测设备所在节点位于第j个检测区间时的电流方向，i∈[1,2,…,n]，j∈[1,2,…,n-1]；其中，第j个检测区间位于第j个检测设备和第j+1个检测设备之间；当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指向该区间内时，hij＝1；当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指出该区间外时，hij＝-1；当节点i不位于第j个检测区间时，hij＝0。
优选地，步骤3中还包括：步骤3.1，提取各个检测设备所在位置的综合正负序电流中的相位信息，并判断各个检测设备所在位置的就地判断结果；步骤3.2，将各个检测设备所在位置的就地判断结果组合成判断结果向量；步骤3.3，将判断结果向量和网络结构描述矩阵相乘获得配电网环网的各区段计算结果，并基于各区段计算结果获得故障区间。
优选地，提取故障发生时刻后的两个周期中的综合正负序电流中的相位信息，并基于相位信息获得就地判断结果；其中，就地判断结果为
Figure BDA0003215269260000041
式中，qi为第i个检测设备的就地判断结果，
Figure BDA0003215269260000042
为综合正负序电流的相位，且有
Figure BDA0003215269260000043
判断结果向量为
Q＝[q1 q2 … qn] (4)
其中，n为线路中检测设备的数量；
线路中的各区段是否故障的计算结果为
P＝Q×H＝[p1 p2 … pn-1] (5)
其中，pj为第j个故障区间内的计算结果；
故障区间的判断方法为
Figure BDA0003215269260000044
优选地，故障线路类型包括环网单线路结构和环网混合线路结构；环网混合线路结构的故障区间类型中包括电缆线路区段故障和架空线路区段故障两种不同的故障区间类型。
优选地，计算从故障点逆时针方向至母线的故障分量综合正负序电流
Figure BDA0003215269260000045
与从故障点顺时针方向至母线的综合正负序电流
Figure BDA0003215269260000046
之比
Figure BDA0003215269260000047
基于参数k的取值，获得故障点位置。
优选地，当环网单线路结构的线路发生故障时，故障点逆时针方向至母线的长度
Figure BDA0003215269260000048
故障点顺时针方向至母线的长度
Figure BDA0003215269260000049
其中，L为环网线路总长度。
优选地，当环网混合线路结构为架空线-电缆-架空线结构，且当电缆线区段发生故障时，故障点逆时针方向至架空线的长度为
Figure BDA0003215269260000051
Figure BDA0003215269260000052
故障点顺时针方向至架空线的长度为
Figure BDA0003215269260000053
Figure BDA0003215269260000054
其中，l为环网线路总长度，
l1为母线顺时针方向至与母线连接的架空线的长度，
l4为母线逆时针方向至与母线连接的架空线的长度，
Z01为架空线线路的单位长度阻抗值，
Z02为电缆线路的单位长度阻抗值；
当架空线区段发生故障时，母线至故障点的长度
Figure BDA0003215269260000055
故障点至较近电缆线的长度
Figure BDA0003215269260000056
其中，l′3为电缆线的总长度，
l′4为未发生故障的架空线路的长度。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，能够采用工频信号计算出故障发生时刻，并基于各个检测设备的综合正负序电流和网络结构描述矩阵，判断出配电网线路中的故障区间和故障精确位置。本发明中方法，步骤简便、计算简单、准确性高，减少了对于通信环境的依赖，能够满足多种不同线路类型中故障定位的需要，工程可实现性高。
本发明的有益效果还包括：
1、本发明中故障定位过程所采用的原始判断信号均为工频信号，从而避免了谐波、噪声、接地电阻阻值、配电网结构等对信号所造成的干扰，以及避免了采用干扰信号所确定的故障位置的不准确。因此，采用本发明中的方法能够更加精确的获取线路故障的位置。
2、本发明能够实现对中性点经消弧线圈接地和不接地两种情况下单相接地故障的定位和测距，同时也能够满足对单一线路和电缆、架空线混合线路等多种线路的故障定位要求，具有较强的适应性、较高的工程推广性，能够有效提高配电网环网结构运行的可靠性。
3、本发明中仅依靠三相电流作为判断信号，从而避免了采用零序、正序和负序电流进行计算时现场无零序电流所造成的无法计算的问题，并避免了采用电压进行计算时电压互感器误差导致的算法适应性较差的问题，确保了算法数据来源的简单、可靠。
4、本发明中，无需对采集的原始信号进行数据传输，只需将基于原始采集信号的运算结果上传主站即可。例如，本发明中可以对检测设备所采集的电流相位和幅值进行计算，获得计算结果后仅传输计算结果，而不传输采集数据，从而减少了对通信系统的依赖程度，提高了算法的可靠性。
5、本发明方法无需额外的检测设备，只需通过编程方法实现对采集数据的运算处理即可实现故障区段定位及测距，因此在实际工程中减少了大量二次设备的安装与二次电缆的铺设工作，降低了成本，提高了经济性。
6、本发明算法经过仿真验证，得到算法具有较高的精确度，和实际工程维护中能够容忍的故障定位误差。仿真方法验证了综合正负序电流相位及分布理论的正确性和故障区段定位、故障测距技术的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法的步骤流程示意图；
图2为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网中性点不接地系统的网络架构示意图；
图3为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网中性点经消弧线圈接地系统的网络架构示意图；
图4为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网系统各节点互感器正方向图；
图5为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网系统的等效电路图；
图6为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网混合线路结构的电缆线路区段故障的示意图；
图7为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网混合线路结构的架空线路区段故障的示意图；
图8为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法一实施例中ATP(电磁瞬变程序，The Alternative Transient Program)仿真模型示意图；
图9为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法一实施例中仿真试验获得的线路各段故障分量综合正负序电流波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
图1为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法的步骤流程示意图。如图1所示，一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其中包括步骤1至步骤4。
步骤1，提取配电网环网线路中各个检测设备实时测量的相电流数据，基于相电流数据判断故障准确发生时刻，并计算出故障分量的综合正负序电流。
本发明中，用于对电网中单相接地故障进行判断的数据信息源是来自各个电网检测设备所采集的三相电流的电流幅值和相位数据。本发明中，在环网结构的配电网母线下接入各种不同的线路。对于每一条配电网线路和每一条母线中，都存在有多个不同的检测设备，例如电流传感器CT等。
本发明可以采集上述电流传感器的数据，并基于对这些数据的计算和处理获得单相接地故障的具体发生位置。
优选地，步骤1中基于相电流数据判断故障准确发生时刻还包括：步骤1.1，基于配电网中各个检测设备实时测量的相电流数据合成线路的零序电流；步骤1.2，当零序电流的振幅大于设定阈值时则线路发生单相接地故障；步骤1.3，线路发生单相接地故障时对零序电流进行判断，并识别故障相；步骤1.4，提取各个检测设备的电流信号并利用小波变换计算单相接地故障准确发生时刻。
可以理解的是，本发明中可以基于各个检测设备实时测量得到的相电流数据合成线路零序电流。根据现有技术中的阈值判断方法，可以预先设定线路故障阈值。当合成的线路零序电流的幅值大于故障阈值时，可以判定单相接地故障发生，若小于故障阈值时，则判定线路中没有发生单相接地故障。
当线路发生故障后，可以进一步判断零序电流的相位，并根据现有技术中常用的方法判断出单相接地故障具体发生在A、B、C三相中的哪一相中。判断出故障相后，单独提取该故障相发生的故障时多周期时段内的电流信号。具体来说，在本发明一实施例中，可以以零序电流振幅超过阈值时刻作为以故障发生粗略时刻点，并以此点为起始时间。具体来说，本发明中故障发生粗略时刻点的采集包括许多方法，本发明一实施例中，可以以保护动作的时刻作为故障发生粗略时刻点。本发明一实施例中，提取故障发生时刻前后各8个周期时段内的电流信号，也可以根据具体的判断需求，提取更长或更短时间内的信号，但为了确保数据处理的准确性，在提取信号的过程中，最好提取电流信号周期的整数倍。
可以理解的是，对该整数个周期的信号合成的零序电流进行小波变换，根据小波变换对于信号突变量的敏感特性，获得电流信号的突变时刻，即准确的故障发生时刻t0。
优选地，步骤1中计算出各个检测设备所在位置的综合正负序电流还包括：基于下述公式计算故障分量的综合正负序电流：
Izhzfx(t0+t)＝Igzh(t0+2T+t)-Igzq(t0-2T+t)-I0(t0+2T+t) (1)
其中，t的取值范围为[0，T)，
T为综合正负序电流的周期，
t0为线路发生单相接地故障准确发生时刻，
Izhzfx为故障分量的综合正负序电流，
Igzh(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的故障相电流值，
Igzq(t0-2T+t)为时刻t0-2T+t的故障相电流值，
I0(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的对应线路的零序电流。
可以理解的是，本发明中可以采用公式(1)来计算出故障分量的综合正负序电流。需要说明的是，本发明中所述的综合正负序电流就是集合了正序电流和负序电流的两种电流特性的向量型数据。例如，在综合正负序电流数据中，可以记录下正序电流和负序电流的方向以及分布信息，同时为了方便对于精确故障点的定位，可以采用正序电流与负序电流相加，从而得到一个综合正负序电流。通过这种方法，就能够确保不同检测点用于进行故障位置分析的数据之间的差异保持最大，提高了计算精度，降低了计算误差。
具体可以采集故障发生前的电流信号，和故障发生后的电流信号，通过相差整周期的电流信号相减的方法，求取故障分量电流，再将该电流减去对应时刻零序电流信号后，即可得到故障线路的综合正负序电流了。具体来说，为了保证本发明中后续步骤的准确性，可以获取的综合故障分量电流为步骤1中计算得到的故障发生时刻后的第二周期的数据。
步骤2，基于线路构造和线路中各个检测设备的位置建立网络结构描述矩阵。
本发明中，基于配电网环网中的线路连接方式，可以获得发生故障的线路的网络结构。例如，获得该线路上检测设备的数量、位置、其与母线之间的连接关系等等。另外，还可以采用描述矩阵的方式将上述信息以矩阵的数学形式表述出来，从而便于后续的计算。
图2为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网中性点不接地系统的网络架构示意图。图3为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网中性点经消弧线圈接地系统的网络架构示意图。图2和图3分别为两种不同的系统网路架构示意图。
如图2所示，A、B、C、D四个节点上两侧各安装一台电流互感器CT设备，具体来说左侧的设备可以被标记为1号设备、右侧的设备可以被标记为2号设备，即A、B、C、D四个节点两侧分别安装了A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2八台检测设备，另外，上方母线接口位置上的M1设备为母线1号装置，下方母线接口位置上的M2设备为母线2号装置。可见在图2的一条线路中，从顺时针方向开始，线路依次包括了M1、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2和M2十台检测设备。而图3与图2的区别只在于图3中，中性点经过消弧线圈后实现了接地。
图2或图3中各个装置正方向如图4所示。图4为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网系统各节点互感器正方向图。可见，其中设备M1、A1、A2、B1、B2五台检测设备的正方向由左至右，设备C1、C2、D1、D2和M2的检测设备的正方向也是由左至右。相对于前五台设备M1、A1、A2、B1、B2按照线路的顺时针顺序确定正方向的方法不同，后五台设备C1、C2、D1、D2和M2的检测设备的正方向为逆时针。
优选地，步骤2中还包括：网络结构描述矩阵H＝hij；其中，hij为矩阵中第i列、第j行的数据，代表网络中第i个检测设备所在节点位于第j个检测区间时的电流方向，i∈[1,2,…,n]，j∈[1,2,…,n-1]；其中，第j个检测区间位于第j个检测设备和第j+1个检测设备之间；当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指向该区间内时，hij＝1；当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指出该区间外时，hij＝-1；当节点i不位于第j个检测区间时，hij＝0。
因此，如图2和图3所示，可以将上述网络描述为如下的矩阵：
Figure BDA0003215269260000101
本发明图2或图3的实施例中，环网线路中共设置了10个检测设备及10个检测设备两两之间相互连接的9个区间。因此矩阵可以为10行9列的矩阵，且其中区间B2-C2两相连节点正方向皆指向区间，故对应元素皆为1。
由于上述矩阵有效的说明了各个检测设备的位置、各个检测设备之间的顺序和连接关系，因而，线路可以以各个检测设备所在位置为节点，对线路进行适当的分段。并基于线路中正常电流的属性而分配矩阵的取值。该矩阵能够以数学形式展现出线路的特征，并方便的用于求解线路故障。
步骤3，基于各个检测设备处故障分量的综合正负序电流的相位特征和网络结构描述矩阵，计算配电网线路中的故障区间。
可以理解的是，网络结构描述矩阵，可以描述出在线路正常工作时各个检测设备之间线路各段的电流特征，而综合正负序电流则可以描述出线路在当前工作状态中各个检测设备所在点的电流特征。具体来说，当前工作状态既可能是正常的工作状态，也可能是异常的工作状态，即线路发生了单相接地故障的状态。根据网络结构描述矩阵与综合正负序电流之间的配合可以得到故障发生的实际区间。这种配合的比较可以采用多种方式，本发明一实施例中，具体是采用矩阵乘法的形式实现的。
优选地，步骤3中还包括：步骤3.1，提取各个检测设备所在位置的综合正负序电流中的相位信息，并判断各个检测设备所在位置的就地判断结果；步骤3.2，将各个检测设备所在位置的就地判断结果组合成判断结果向量；步骤3.3，将判断结果向量和网络结构描述矩阵相乘获得配电网环网的各区段计算结果，并基于各区段计算结果获得故障区间。
可以理解的是，对于图2来说，由于节点D和母线之间具有一个单相接地故障，因此正序、负序电流会在故障点处发生分流，此时正序电流和负序电流分别流向逆时针方向和顺时针方向，随后经过母线流向电源。因此，线路中不会出现零序电流流回环网的情况。
进一步的，本发明中可以规定线路中故障电流的正方向，本发明一实施例中分别规定故障电流的正方向如图4中箭头所示。在规定了正方向的基础上，可以以每一个设备位置上的正方向作为基准来判断综合正负序电流的方向。也就是说，当A点的电流正方向为顺时针方向时，当综合正负序电流的方向也是顺时针方向，则需要乘以系数1，若此时综合正负序电流的方向为逆时针方向，则需要乘以系数-1。对于A、B两点上的设备均采用上述的方案。
另一方面，对于C、D两点上的设备来说，情况则与之相反，由于电流正方向是指向逆时针方向的，因此，当综合正负序电流的方向是顺时针的，则需要乘以系数-1，逆时针则乘以系数1。
另外，由于该系统是中性点不接地的系统，因此故障电流表现出电容电流特性，此时故障电流的相位超前零序电压90°，从而使得故障相的正序、负序电流相位也超前零序电压90°。但由于上文中所述，正序、负序电流在故障点两侧发生分流，两侧的正序、负序电流流向相反，因此，根据上文中所规定的故障电流的正方向，可以认为故障点顺时针方向至母线区间内，正序、负序电流的相位为滞后零序电压90°，而在故障点逆时针方向至母线区间内，正序、负序电流的相位为超前零序电压90°。可见，故障点两侧的故障分量的综合正序、负序电流的相位之间相差180°。
另一方面，对于图3来说，由于系统是中性点经消弧线圈接地的系统，因此故障电流表现出电感电流的特性，从而故障相各序电流均滞后零序电压90°。由于故障分量的正序、负序电流与消弧线圈补偿电流在环网中的流经回路完全相同，因此流向故障点两侧的正序、负序电流皆为感性电流，且流经过程中单侧电流相位不会发生变化。类似于图2中的故障分量电流的正方向情况，可以认为故障点顺时针方向至母线区间内，正序、负序电流的相位为超前零序电压90°，而在故障点逆时针方向至母线区间内，正序、负序电流的相位为滞后零序电压90°。可见，故障点两侧的故障分量的综合正序、负序电流的相位之间也相差180°。
综上所述，无论系统中的中性点是否接地，均可得出故障分量的综合正负序电流在故障点处发生分流，且故障点两侧综合正负序电流相位之间应当相差180°。另外，在故障点同侧，不同的检测设备获取到的综合正负序电流的相位应当相同。根据这一结论，本发明提出了一种新的故障区间判定方法。
优选地，提取故障发生时刻后的两个周期中的综合正负序电流中的相位信息，并基于相位信息获得就地判断结果；其中，就地判断结果为
Figure BDA0003215269260000121
式中，qi为第i个检测设备的就地判断结果；
Figure BDA0003215269260000122
为综合正负序电流的相位，且有
Figure BDA0003215269260000123
具体来说，综合正负序电流中的相位信息可以通过提取检测设备中的电流相位获得，并在获得后乘以上文中所述的正方向系数。在本发明一实施例中，检测设备可以有10台，因此就地判断结果也有10个。其中q1至q10分别可以代表对应顺时针方向的线路中各台设备M1、A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2和M2的电流检测结果。
例如，对于图2或图3来说，可能的取值结果为q1至q5的取值均为-1，q6至q9的取值均为1，而q10为-1；或者，可能的取值结果为q1至q5的取值均为1，q6至q9的取值均为-1，而q10为1。
优选地，判断结果向量为
Q＝[q1 q2 … qn] (4)
其中，n为线路中检测设备的数量。
将各个设备的判断结果发送至主站后，可以建立结果行向量Q，具体来说结果行向量Q的取值为各个检测结果所组成的向量。在本发明一实施例中，n＝10。
优选地，线路中的各区段是否故障的计算结果为
P＝Q×H＝[p1 p2 … pn-1] (5)
其中，pj为第j个故障区间内的计算结果。
本发明中可以将矩阵和行向量进行乘法预算，最后得到各个区段是否故障的运算结果。
当故障点位于B2-C2区间外时，由于故障点两侧监测装置监测到的正负序电流相位相差180°，故使得其对应的qi与qi+1结果相反，一个为1另一个为-1，根据式(5)可得对应区间结果为2或-2，而非故障区间中除B2-C2区间外，两侧检测装置结果相同，但网络描述矩阵对应参数为1或-1，相乘后对应结果为0，B2-C2区间由于互感器正方向相反，导致其两侧相位结果分别为1和-1，但该区间网络描述矩阵参数皆为1，使得其区间判断结果为0；
当故障点位于B2-C2区间内时，考虑到故障点两侧互感器正方向相反，且两侧正负序电流相差180°，导致监测结果q5与q6为相同结果，但网络描述矩阵中B2-C2区间对应元素皆为1，根据式(5)可得故障区间对应结果p5为-2或2，而其他区间两侧检测装置结果相同，且网络描述矩阵中区间对应的元素为1和-1，使得非故障区间为0。
优选地，故障区间的判断方法为
Figure BDA0003215269260000131
通过上述方式，可以将故障定位至线路中的两台检测设备之间，而为了实现对于具体故障的精确定位，还需执行步骤4中的算法。
步骤4，基于故障线路类型、故障区间类型和环网首段的综合正负序电流，实现故障点测距计算和故障点定位。
本发明中可以基于故障点两侧的综合正负序电流之间的比值来对故障点的位置进行准确的计算。
图5为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网系统的等效电路图。如图5所示，可以参考本发明中的图2一个配电网环网单相接地故障的系统架构，将其简化成一个等效电路图。具体来说，形成等效电路图的方法可以参考现有技术中的通用方式。本发明中，等效电路图的重点在于，由于线路发生了接地故障，因此等效电路应当将接地点设置为电压较低的点来进行等效。且由于系统正序、负序等值电路中不包含消弧线圈回路，使得中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统正、负序等值电路相同，本文以中性点不接地系统为例分析综合正负序电流分布特征。
根据等效电路就可以计算出等效电路中故障点两侧的综合正负序电流大小。由于两侧的故障电流大小取决于线路的长度之比，因此通过这种方法也能够计算得到故障点的位置。
优选地，假设故障区间内，故障点两端的线路长度比值为L1:L2＝γ:(1-γ)，其中1>γ>0；其中，L1为故障点逆时针方向至母线处的线路长度，L2为故障点顺时针方向至母线处的线路长度，γ为故障点逆时针方向至母线处的线路长度占故障区间线路长度的百分比。
可以理解的是，本发明中，可以设置线路的总长度为L，且有L＝L1+L2。其中，L1和L2分别如上文中所述，为故障点两侧的线路长度，因此其和为总的线路长度。
本发明中，为了计算出故障点的实际位置，可以假设故障点两侧的线路长度。以这一假设为前提，来分别计算故障点两侧的综合正负序电流大小，从而求解出γ的取值，也就能够获得故障点的准确位置了。需要说明的是，参数γ是能够代表本发明思路中最为直观、简便的参数，而本发明中由于故障线路网络类型多样化、线路方案的多样化，使得采用参数γ进行故障点的定位的计算过程中，存在着多个计算步骤的冗余。因此，本发明中针对多个不同的网络和故障区间类型，提供了更为简便的算法，这部分内容在后文中进行详细描述。
优选地，故障线路网络类型包括环网单线路结构和环网混合线路结构；环网混合线路结构中包括电缆线路区段故障和架空线路区段故障两种不同的故障区间类型。
可以理解的是，本发明中的方法可以基于故障线路网络类型和故障区间类型对故障点实施不同的测距计算和故障点的定位。因此，本发明进行上述故障线路网络类型和混合线路中故障类型的划分。
具体来说，图2和图3中所示的内容，就是配电网环网为单线路结构的实施例。在单线路结构中，线路总长度上，所有的线路都是由单一类型的电缆线或单一类型的架空线构成的，由于线路类型相同，线路无论在哪一位置上，其单位长度阻抗都是一样的。本发明可以设置电缆线路的单位长度阻抗为Z0，因此，故障点逆时针方向至母线上的线路阻抗为Z1＝Z0·L1，故障点顺时针方向至母线上的线路阻抗为Z2＝Z0·L2。
由于综合正负序电流由故障分量电流中正序电流与负序电流构成，且正、负序电流等值网络图相同导致其分布特征相同。为了简化分析过程，本文对正序电流分布特征进行分析。如图5中所示，
Figure BDA0003215269260000151
为正序等效电压，ZOut为除了环网之外的等效阻抗，R为接地电阻，在图2中该电阻阻值可以为0，而图3中可以根据实际情况确定。根据上述内容，可以计算出故障点位置处的正序电流
Figure BDA0003215269260000152
Figure BDA0003215269260000153
由于故障点两侧的线路阻值与线路长度成正比，因此将本发明上文中所述的故障点两端的线路长度比值L1:L2＝γ:(1-γ)的公式代入之后，可得正序值的取值为
Figure BDA0003215269260000154
根据等效电路图，还可以进一步的求解出故障点逆时针方向至母线的故障分量正序电流
Figure BDA0003215269260000155
和故障点顺时针方向至母线的故障分量正序电流
Figure BDA0003215269260000156
具体来说，可以有故障点逆时针方向至母线的故障分量正序的取值为
Figure BDA0003215269260000157
Figure BDA0003215269260000158
而故障点顺时针方向至母线的故障分量正序为
Figure BDA0003215269260000159
Figure BDA00032152692600001510
对上述两个电流的比例进行计算，最终获得
Figure BDA00032152692600001511
由于负序网络与正序网络相同，负序电流分布特征与正序电流分布亦相同，故由正、负序组成的综合正负序电流特征与正序电流分布特征相同。根据这一公式可知，在本发明方法中，当故障线路网络类型为单线路结构的网络类型时，可以通过对故障线路的故障点两侧的综合正负序电流比值进行计算，从而获得故障点的准确位置。
优选地，当环网单线路结构的线路发生故障时，故障点逆时针方向至母线的长度
Figure BDA00032152692600001512
故障点顺时针方向至母线的长度
Figure BDA00032152692600001513
其中，L为线路总长度。
为了简化本发明中的计算方式，可以
Figure BDA0003215269260000161
代入公式L1:L2＝γ:(1-γ)中，从而对算法进行化简，并便利了故障点位置的求解运算。由于电流比值k具有单调性，因此故障点位置与电流比值k之间能够实现一一对应，从而通过这种方法能够完成故障测距。
另一方面，图6为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网混合线路结构的电缆线路区段故障的示意图。如图6所示，区分于图2和图3中的内容，由于该线路是由两种不同的线路类型组合而成的，即由电缆线路区段和架空线路区段连接而成，因此在不同的线路区段上，根据线路的自身属性，电流的表现形式也有所不同。这部分内容将在后文中进行具体描述。
在混合线路环网中，单一线路的测距公式已经不再适用，这是因为不同线路区段中线路的阻抗属性不同，因此阻抗大小并不能简单的等于线路长度与恒定常数的乘积。具体来说，本发明中根据故障所在区段的不同，采用不同的测距算法，也就是说，本发明中前文所述的计算故障区间的方法能够有效的辅助本发明中不同区间内采用不同测距算法的适应度，即对于不同的故障区段采用不同的测距算法，只有在本发明步骤3中所述的计算故障区间实现的前提下，才能够得到良好的应用。
如图6所示，在这一环网混合线路结构，E、F两个节点分别为电缆线路与架空线路之间的交界点。其中，母线顺时针至E点和F点顺时针至母线的两段线路应当为架空线路，而E点顺时针至F点之间的线路应当为电缆线路。由此，当故障点发生在E点和F点之间时，可以根据E点、F点、故障点、母线的位置顺时针的依次将线路总长度l划分为l1、l2、l3和l4。另外，在l1和l4所在的架空线路段，线路的单位长度阻抗值根据测量可以获得，本发明中可以将其记为Z01，而l2、l3所在的电缆线路段，线路的单位长度阻抗为Z02。
由此，可以计算故障点两侧综合正负序比值为
Figure BDA0003215269260000162
将图6转化为等效电路图，由于在图6的电路中，无论故障点如何变化，l1和l4的长度都是两段架空线的总长度，不会变化，因此，根据l1和l4的长度可以计算出l2、l3各自的长度，也就确定了故障点位置。
由此可得，当环网混合线路结构为架空线-电缆-架空线结构，且当电缆线区段发生故障时，故障点逆时针方向至架空线的长度为
Figure BDA0003215269260000171
Figure BDA0003215269260000172
故障点顺时针方向至架空线的长度为
Figure BDA0003215269260000173
Figure BDA0003215269260000174
其中，l为环网线路总长度，
l1为母线顺时针方向至与母线连接的架空线的长度，
l4为母线逆时针方向至与母线连接的架空线的长度，
Z01为架空线线路的单位长度阻抗值，
Z02为电缆线路的单位长度阻抗值。
图7为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法中环网混合线路结构的架空线路区段故障的示意图。如图7所示，区别于图6中故障发生在电缆线路区段的内容，图7中的故障点位于架空线路区段。因此，对于故障点的定位算法也略有不同。
在本发明一实施例图7中，由于故障点发生在了上方的架空线路区间内，因此，需要重新确定各个故障点长度段。具体来说，可以设定母线顺时针方向至故障点的长度为l′1，故障点顺时针至节点E的长度为l′2，节点E至节点F之间的电缆线路总长度为l′3，节点F顺时针至母线的长度为l′4。
由于图7中，故障点发生在上方的架空线路段内，上述参数的设置容易理解。但即使是故障点发生在下方的架空线路段内，也可以采用相似的参数，即下方架空线路段中包括l′1和l′2，上方架空线路段中包括l′4。
根据图7所示，可以得到综合正负序的比值为
Figure BDA0003215269260000175
由于l′3和l′4的取值固定不变，因此根据图7的电路图，可以分别得到母线至故障点的长度l′1和故障点至较近电缆线的长度l′2的取值。
由此可得，当环网混合线路结构中的架空线区段发生故障时，母线至故障点的长度
Figure BDA0003215269260000176
所述故障点至较近电缆线的长度
Figure BDA0003215269260000177
Figure BDA0003215269260000178
其中，l′3为电缆线的总长度，
l′4为未发生故障的架空线路的长度。
另外，需要说明的是，当线路的结构是上述三种类型中的任意一种或者是任意多种的简单组合时，均可以采用本发明上述的三种计算方法对线路中故障的具体位置进行计算。其计算思路并不超过本发明中前文提及的三种思路中的一种或多种的简单叠加。
图8为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法一实施例中ATP(电磁瞬变程序，The Alternative Transient Program)仿真模型示意图。如图8所示，本发明中还可以利用ATP仿真模型对单线路结构或混合线路结构中单相接地故障的定位进行仿真验证。
仿真过程中，设置环网线路总长为27km，按顺时针方向，母线至节点A长度为4.5km，节点A至节点E为2km，节点E至节点B为5km，节点B至节点C为4.5km，节点C至节点F为4.5km，节点F至节点D为2km，节点D至母线为4.5km；架空线路单位长度正序电阻为R1＝0.21Ω/km，正序电感为X1＝1.19mH/km，正序电容为C1＝0.00965μF/km，零序电阻为R0＝0.232Ω/km，零序电感为X0＝5.46mH/km，零序电容为C0＝0.00466μF/km；电缆线路单位长度正序电阻为R1＝0.123Ω/km，正序电感为X1＝0.52mH/km，正序电容为C1＝0.284μF/km，零序电阻为R0＝0.123Ω/km，零序电感为X0＝2.96mH/km，零序电容为C0＝0.25833μF/km；四个负荷皆为8MW，功率因数为0.95。设置消弧线圈过补偿度为5％。调整节点E至节点F间线路参数为电缆参数，母线顺时针方向至节点E段架空线路长度为6500m，电缆线路长度为14000m，母线逆时针方向至节点F长度为6500m。最后计算获得故障发生于母线-节点A区间，故障点距离母线2500m，距离节点A 2000m。
在仿真过程中，为了更好的进行方法的验证，本发明不仅设计了中性点不接地的系统，还设计了中性点经消弧线圈接地的系统。具体来说，在接地系统中，分别设计了接地电阻的阻值为10Ω、100Ω、300Ω、600Ω、1000Ω、2000Ω等多种不同情况进行验证仿真。通过这种方式，可以分析出接地电阻阻值对本发明算法的影响程度，并对算法的精确度进行确认。
图9为本发明一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法一实施例中仿真试验获得的线路各段故障分量综合正负序电流波形示意图。如图9所示，本发明一实施例中，在验证过程中，综合考虑互感器正方向可得，A1、B2、D2、M2的故障分量综合正负序电流的相位相同，而以上4个互感器与M1相位相反。由此可判断出故障区间位于M1-A1间。
判断出故障区间之后，对算法进行归一化处理，根据故障测距计算公式，可以获得在接地电阻阻值不同的情况下，根据本发明算法所得到的故障点距离母线的位置和算法与真实故障点位置之间的相对误差情况，具体内容如表1所示。
序号 接地电阻阻值/Ω 故障点位置/m 相对误差/％
1 10 2651.6 0.5615
2 100 2621.4 0.4496
3 300 2310.9 0.7004
4 600 2647.9 0.5478
5 1000 2670.7 0.6322
6 2000 2328.8 0.6341
表1接地电阻阻值对故障点位置、相对误差的影响表
根据上表内容可知，本发明测量得到的故障点位置收到接地电阻阻值的影响较小，平均误差为158.7m，这在实际工程维护过程中，是可以接收的。另外，平均误差在0.59％处，也说明本发明算法的精确度较高，无需对算法进行进一步的修正。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，能够采用工频信号计算出故障发生时刻，并基于各个检测设备的综合正负序电流和网络结构描述矩阵，判断出配电网线路中的故障区间和故障精确位置。本发明中方法，步骤简便、计算简单、准确性高，减少了对于通信环境的依赖，能够满足多种不同线路类型中故障定位的需要，工程可实现性高。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，提取所述配电网环网线路中各个检测设备实时测量的相电流数据，基于所述相电流数据判断故障准确发生时刻，并计算出故障分量的综合正负序电流；
步骤2，基于线路构造和线路中各个检测设备的位置建立网络结构描述矩阵；
步骤3，基于所述各个检测设备处所述故障分量的综合正负序电流的相位特征和所述网络结构描述矩阵，计算所述配电网线路中的故障区间；
步骤4，基于故障线路类型、故障区间类型和环网首端的所述综合正负序电流，实现故障点测距计算和故障点定位。
2.根据权利要求1中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
所述步骤1中基于所述相电流数据判断故障准确发生时刻还包括：
步骤1.1，基于所述配电网中各个检测设备实时测量的相电流数据合成所述线路的零序电流；
步骤1.2，当所述零序电流的振幅大于设定阈值时则所述线路发生单相接地故障；
步骤1.3，所述线路发生单相接地故障时对所述零序电流进行判断，并识别故障相；
步骤1.4，提取各个检测设备的电流信号并利用小波变换计算单相接地故障准确发生时刻。
3.根据权利要求2中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
所述步骤1中计算出各个检测设备所在位置的综合正负序电流还包括：
基于下述公式计算所述故障分量的综合正负序电流：
Izhzfx(t0+t)＝Igzh(t0+2T+t)-Igzq(t0-2T+t)-I0(t0+2T+t) (1)
其中，t的取值范围为[0，T)，
T为所述综合正负序电流的周期，
t0为所述线路发生单相接地故障准确发生时刻，
Izhzfx为所述故障分量的综合正负序电流，
Igzh(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的故障相电流值，
Igzq(t0-2T+t)为时刻t0-2T+t的故障相电流值，
I0(t0+2T+t)为时刻t0+2T+t的对应线路的零序电流。
4.根据权利要求3中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
所述步骤2中还包括：
所述网络结构描述矩阵H＝hij；所述hij为所述矩阵中第i行、第j列的数据，代表所述网络中第i个检测设备所在节点位于第j个检测区间时的电流互感器正方向，i∈[1，2，…，n]，j∈[1，2，…，n-1]；
其中，第j个检测区间位于所述第j个检测设备和第j+1个检测设备之间；
当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指向该区间内时，hij＝1；
当节点i位于第j个检测区间，且节点i上检测设备的电流正方向指出该区间外时，hij＝-1；
当节点i不位于第j个检测区间时，hij＝0。
5.根据权利要求4中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
所述步骤3中还包括：
步骤3.1，提取所述各个检测设备所在位置的综合正负序电流中的相位信息，并判断各个检测设备所在位置的就地判断结果；
步骤3.2，将所述各个检测设备所在位置的就地判断结果组合成判断结果向量；
步骤3.3，将判断结果向量和网络结构描述矩阵相乘获得所述配电网环网的各区段计算结果，并基于所述各区段计算结果获得所述故障区间。
6.根据权利要求5中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
提取故障发生时刻后的两个周期中的综合正负序电流中的相位信息，并基于所述相位信息获得就地判断结果；其中，
所述就地判断结果为
Figure FDA0003215269250000031
式中，qi为第i个检测设备的就地判断结果，
Figure FDA0003215269250000032
为所述综合正负序电流的相位，且有
Figure FDA0003215269250000035
所述判断结果向量为
Q＝[q1 q2 … qn] (4)
其中，n为所述线路中检测设备的数量；
所述线路中的各区段是否故障的计算结果为
P＝Q×H＝[p1 p2 … pn-1] (5)
其中，pj为第j个故障区间内的计算结果；
所述故障区间的判断方法为
Figure FDA0003215269250000033
7.根据权利要求6中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
所述故障线路类型包括环网单线路结构和环网混合线路结构；
所述环网混合线路结构的故障区间类型中包括电缆线路区段故障和架空线路区段故障两种不同的故障区间类型。
8.根据权利要求7中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
计算从故障点逆时针方向至母线的故障分量综合正负序电流
Figure FDA0003215269250000036
与从故障点顺时针方向至母线的综合正负序电流
Figure FDA0003215269250000037
之比
Figure FDA0003215269250000034
基于所述参数k的取值，获得故障点位置。
9.根据权利要求8中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
当环网单线路结构的线路发生故障时，所述故障点逆时针方向至母线的长度
Figure FDA0003215269250000041
所述故障点顺时针方向至母线的长度
Figure FDA0003215269250000042
其中，L为环网线路总长度。
10.根据权利要求8中所述的一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法，其特征在于：
当环网混合线路结构为架空线-电缆-架空线结构，且当电缆线区段发生故障时，所述故障点逆时针方向至架空线的长度为
Figure FDA0003215269250000043
Figure FDA0003215269250000044
所述故障点顺时针方向至架空线的长度为
Figure FDA0003215269250000045
Figure FDA0003215269250000046
其中，l为环网线路总长度，
l1为母线顺时针方向至与母线连接的架空线的长度，
l4为母线逆时针方向至与母线连接的架空线的长度，
Z01为架空线线路的单位长度阻抗值，
Z02为电缆线路的单位长度阻抗值；
当架空线区段发生故障时，所述母线至故障点的长度
Figure FDA0003215269250000047
Figure FDA0003215269250000048
所述故障点至较近电缆线的长度
Figure FDA0003215269250000049
Figure FDA00032152692500000410
其中，l′3为电缆线的总长度，
l′4为未发生故障的架空线路的长度。
CN202110942063.9A 2021-08-17 2021-08-17 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法 Active CN113671314B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110942063.9A CN113671314B (zh) 2021-08-17 2021-08-17 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110942063.9A CN113671314B (zh) 2021-08-17 2021-08-17 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113671314A true CN113671314A (zh) 2021-11-19
CN113671314B CN113671314B (zh) 2022-08-30

Family

ID=78543325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110942063.9A Active CN113671314B (zh) 2021-08-17 2021-08-17 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113671314B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355111A (zh) * 2022-03-21 2022-04-15 智联新能电力科技有限公司 一种基于改进关联矩阵的配电网故障定位方法
CN114966313A (zh) * 2022-05-23 2022-08-30 四川交通职业技术学院 一种配电网故障定位方法
CN117092452A (zh) * 2023-10-18 2023-11-21 智联新能电力科技有限公司 基于宽频电流信号的配电网高阻接地故障检测与隔离方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459522A2 (en) * 1990-05-31 1991-12-04 Nissin Electric Company, Limited Fault location method for a parallel two-circuit transmission line with N terminals
SE0004627D0 (sv) * 2000-12-14 2000-12-14 Abb Ab Fault location method and device
EP2051085A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-22 ABB Research Ltd. Method for fault location on series compensated power transmission lines with two-end unsychronized measurement
CN102023275A (zh) * 2010-09-27 2011-04-20 华北电力大学 基于定位函数相位突变特性的线路单端测距方法
CN102967800A (zh) * 2012-12-10 2013-03-13 辽宁省电力有限公司沈阳供电公司 基于暂态信号prony算法的配电网单相接地故障区段定位方法及定位装置
CN104483597A (zh) * 2014-12-12 2015-04-01 国家电网公司 一种适用于含分布式电源的配电网故障区间定位方法
CN106997020A (zh) * 2017-03-20 2017-08-01 中国石油大学(华东) 一种基于正序电流故障分量相位比较的电缆配电环网故障定位方法
CN109507526A (zh) * 2018-10-29 2019-03-22 山东大学 基于同步相量测量和协方差矩阵理论的配电网故障诊断方法
CN110988598A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 国网河北省电力有限公司 基于零序电流关联的花瓣式城市电网接地故障定位方法
CN111076872A (zh) * 2019-12-17 2020-04-28 天津大学 基于多线路零序电流信息的花瓣式城市电网接地故障精确定位方法
CN113219300A (zh) * 2021-04-22 2021-08-06 华北电力大学 一种基于相电流暂态稳态的配电网单相接地故障感知方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459522A2 (en) * 1990-05-31 1991-12-04 Nissin Electric Company, Limited Fault location method for a parallel two-circuit transmission line with N terminals
SE0004627D0 (sv) * 2000-12-14 2000-12-14 Abb Ab Fault location method and device
EP2051085A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-22 ABB Research Ltd. Method for fault location on series compensated power transmission lines with two-end unsychronized measurement
CN102023275A (zh) * 2010-09-27 2011-04-20 华北电力大学 基于定位函数相位突变特性的线路单端测距方法
CN102967800A (zh) * 2012-12-10 2013-03-13 辽宁省电力有限公司沈阳供电公司 基于暂态信号prony算法的配电网单相接地故障区段定位方法及定位装置
CN104483597A (zh) * 2014-12-12 2015-04-01 国家电网公司 一种适用于含分布式电源的配电网故障区间定位方法
CN106997020A (zh) * 2017-03-20 2017-08-01 中国石油大学(华东) 一种基于正序电流故障分量相位比较的电缆配电环网故障定位方法
CN109507526A (zh) * 2018-10-29 2019-03-22 山东大学 基于同步相量测量和协方差矩阵理论的配电网故障诊断方法
CN110988598A (zh) * 2019-12-17 2020-04-10 国网河北省电力有限公司 基于零序电流关联的花瓣式城市电网接地故障定位方法
CN111076872A (zh) * 2019-12-17 2020-04-28 天津大学 基于多线路零序电流信息的花瓣式城市电网接地故障精确定位方法
CN113219300A (zh) * 2021-04-22 2021-08-06 华北电力大学 一种基于相电流暂态稳态的配电网单相接地故障感知方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QI ZHENG; ZHAO XINYI; BILAL MATLOOB: "Fault Location Method Of Single-phase To Earth", 《2020 7TH INTERNATIONAL FORUM ON ELECTRICAL ENGINEERING AND AUTOMATION (IFEEA)》 *
唐华；王玮；王英男；任哲；金鹏: "一种配电网故障区段定位的改进矩阵算法", 《科学技术与工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355111A (zh) * 2022-03-21 2022-04-15 智联新能电力科技有限公司 一种基于改进关联矩阵的配电网故障定位方法
CN114966313A (zh) * 2022-05-23 2022-08-30 四川交通职业技术学院 一种配电网故障定位方法
CN117092452A (zh) * 2023-10-18 2023-11-21 智联新能电力科技有限公司 基于宽频电流信号的配电网高阻接地故障检测与隔离方法
CN117092452B (zh) * 2023-10-18 2024-03-15 智联新能电力科技有限公司 基于行波信号检测的配电网高阻接地故障隔离方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113671314B (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113671314B (zh) 一种配电网环网单相接地故障区段定位及测距方法
Jamali et al. A new fault location method for distribution networks using sparse measurements
Liao et al. Online optimal transmission line parameter estimation for relaying applications
CN109324269B (zh) 基于分布式测量的配电网单相断线故障辨识方法
CN109444657B (zh) 一种配电网高阻接地故障区段定位方法
CN108957225B (zh) 一种计及电缆分布电容的直流配电线路单端故障测距方法
CN101106047A (zh) 一种基于负序电抗继电器的单相接地故障继电保护方法
CN107045093A (zh) 基于快速s变换的小电流单相接地故障选线方法
CN101943738B (zh) 单相接地测距方法和测距装置
Jain et al. Double circuit transmission line fault distance location using artificial neural network
Yun et al. Fault location method for three-terminal lines in distribution network based on line voltage measured by μMPMU
Lout et al. Current transients based phase selection and fault location in active distribution networks with spurs using artificial intelligence
Lin et al. Fault location for three-ended ring-topology power system using minimum GPS-based measurements and CVT/CT sensing
Das et al. Review of fault location techniques for transmission and sub-transmission lines
CN117289081A (zh) 一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统
CN112130027A (zh) 基于直流动态时间弯曲距离的主动配电网故障定位方法
CN114966326B (zh) 基于电流负序故障的单相接地故障区段定位方法及系统
CN107478941B (zh) 基于多点同步测量数据的配电网故障模拟退火定位方法
CN110058127A (zh) 非有效接地配电网单相接地故障点识别方法
Chen et al. A new scheme for fault location of three‐terminal parallel transmission lines without transposer
CN111796165B (zh) 一种基于自适应傅里叶变换的配电网故障定位方法
Fang et al. A Data‐Driven Fault Location Method in Distribution Network Based on PMU Data
CN112363009B (zh) 一种用于同塔线路接地故障的单端故障测距方法及系统
Filomena et al. Extended impedance-based fault location formulation for unbalanced underground distribution systems
CN112162216A (zh) 一种结合μPMU量测数据的电网故障辨识方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant