CN117007909A - 一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置，通过获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压，当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。从而在保障故障选线的可靠性的同时，简化单相断线加负荷侧接地故障的选线流程。

Description

一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置
技术领域
本发明涉及故障选线技术领域，尤其涉及一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置。
背景技术
配电线路支路繁多，在机械外力、自然灾害以及人为因素影响下，时常发生断线事故。断线故障的发生会引起系统严重三相不平衡，产生大量的负序、零序分量，对于电气设备以及人身安全威胁重大，此外线路发生断线故障后容易出线坠地的情况，形成单相断线接地复故障，单相断线加负荷侧接地故障就是断线接地故障地一种，发生单相断线加负荷侧接地故障时，由于故障点流入大地的电流会在故障处周围产生电场，当人畜靠近故障点时容易引发触电事故，因此在发生单相断线接地故障时要快速选出故障线路，防止扩大危害。
当下断线故障主要通过人工巡线进行处理，可能存在信息获取滞后，效率低且准确度低等问题，同时现有技术中对于接地故障还有利用负序电流特征进行故障选线，或是对断线接地故障进行故障分析等方案。例如针对断线故障断口处的电压进行分析，但仅考虑了断口两侧悬空时的情况，未对断口处发生接地复故障时的电压特征进行进一步研究；利用中性点电压偏移相位角识别断线接地复合故障，但仅具备接地侧辨识能力，无法实现故障选线；采用负序电流特征进行断线加电源接地故障的识别，该方法受负荷的影响大；针对断线加电源侧接地故障选线时，对过渡电阻的影响考虑不足，在高阻接地时无法实现故障选线。
在实际的电网运行中，由于断线故障发生的频率较接地故障低，检修人员对于出现的断线故障的处理经验较为匮乏，因此在实际发生故障时大多都是人工判断并处理故障，可靠性较低。
发明内容
本发明提供了一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置，解决了在实际的电网运行中，由于断线故障发生的频率较接地故障低，检修人员对于出现的断线故障的处理经验较为匮乏，因此在实际发生故障时大多都是人工判断并处理故障，可靠性较低的技术问题。
本发明提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法，涉及消弧线圈接地系统，所述消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至所述母线的馈线，所述方法包括：
获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
将所述下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
可选地，在所述获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压的步骤之后，所述方法还包括：
当所述母线零序电压超过启动阈值时，从各所述馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
可选地，所述当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压的步骤，包括：
当所述母线零序电压超过启动阈值时，判定所述电路拓扑图中存在断线点和接地点；
按照对称分量法对所述断线点的电力参数和所述接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
根据所述断线点边界条件和所述接地点边界条件，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图；
对所述复合序网图进行求解，确定所述断线点对应的断线负序电流和所述接地点对应的接地零序电流；
根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压。
可选地，所述根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压的步骤，包括：
解析所述复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将所述断线负序电流、所述接地零序电流、所述下游正序等效阻抗、所述下游负序等效阻抗、所述上游负序等效阻抗、所述上游零序等效阻抗和所述接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
所述下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup(2)为上游负序等效阻抗，Zup(0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
可选地，所述方法还包括：
若所述下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
本发明还提供了一种基于负序电压的断线接地故障选线装置，涉及消弧线圈接地系统，所述消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至所述母线的馈线，所述装置包括：
数据监控模块，用于获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
下游负序电压计算模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
馈线故障判定模块，用于将所述下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
可选地，所述装置还包括：
下游负序电压获取模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，从各所述馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
可选地，所述下游负序电压计算模块，包括：
点位判断子模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，判定所述电路拓扑图中存在断线点和接地点；
条件确定子模块，用于按照对称分量法对所述断线点的电力参数和所述接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
复合序网图构建子模块，用于根据所述断线点边界条件和所述接地点边界条件，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图；
复合序网图求解子模块，用于对所述复合序网图进行求解，确定所述断线点对应的断线负序电流和所述接地点对应的接地零序电流；
下游负序电压确定子模块，用于根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压。
可选地，所述下游负序电压确定子模块具体用于：
解析所述复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将所述断线负序电流、所述接地零序电流、所述下游正序等效阻抗、所述下游负序等效阻抗、所述上游负序等效阻抗、所述上游零序等效阻抗和所述接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
所述下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup(2)为上游负序等效阻抗，Zup(0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
可选地，所述装置还包括：
馈线未故障判定模块，用于若所述下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压，当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。从而在保障故障选线的可靠性的同时，简化单相断线加负荷侧接地故障的选线流程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种消弧线圈接地系统的电路拓扑图；
图3为本发明实施例二提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法的步骤流程图；
图4为本发明实施例提供的一种发生单相断线加负荷侧接地故障的故障点处的复合序网图；
图5为本发明实施例提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种10kV消弧线圈接地系统同母多回线接地复故障仿真模型示意图；
图7为本发明实施例一提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线装置的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于负序电压的断线接地故障选线方法和装置，用于解决在实际的电网运行中，由于断线故障发生的频率较接地故障低，检修人员对于出现的断线故障的处理经验较为匮乏，因此在实际发生故障时大多都是人工判断并处理故障，可靠性较低的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法的步骤流程图。
本发明提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法，涉及消弧线圈接地系统，消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至母线的馈线，方法包括：
步骤101，获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
消弧线圈接地系统是一种接地故障保护装置，它可以通过在系统中产生电感电流来减小接地电流。当系统发生单相接地故障时，消弧线圈会产生一个电感电流，使得接地故障电流减小，从而避免或减轻对设备和人员的危害，消弧线圈接地系统的电路拓扑图可以如图2所示，线路采用π型等值模型，其中T0为接地变压器，T1为系统侧主变压器，CS为母线杂散电容，Lp为消弧线圈，Rf为接地过渡电阻，Ni为第i条故障线路末端的母线，i＝1,2,...n。
在本发明实施例中，可以通过获取消弧线圈接地系统所对应的电路拓扑图，以确定消弧线圈接地系统的电路结构。与此同时，实时监控母线零序电压，以提供后续断线接地故障选线的启动数据基础。
需要说明的是，实时监控母线零序电压的方式可以包括多种，例如使用电力系统监控软件实时监测和分析系统数据；使用数据采集器实时监测系统中的电压和电流。数据采集器通常可以通过RS-485或其他通信接口与监控软件进行通信；使用PLC或其他自动化设备实时监控系统中的电压和电流，这些设备通常具有通信接口，可以与监控软件或数据采集器进行通信。
步骤102，当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
负序电压(Negative OrderVoltage)是电力系统中的一种不平衡电压。在三相四线制的电力系统中，如果三相电压的相位差不为零，就会出现负序电压。负序电压是指相序(A、B、C相)为负的电压，也就是说，负序电压的相位与三相电压的相位之间存在一个负的角度差。在本实施例中下游负序电压指的是疑似故障点的下游的负序电压。
复合序网图(Compound OrderNetwork)是一种用于表示网络的数学结构，它可以将网络中的节点和边按照一定的顺序进行排列。复合序网图的主要特点是节点之间的连接方式，它们的连接顺序可以影响网络的结构和性能。在本实施例中，复合序网图用于分析该电路拓扑图中出现不对称故障的数学模型。
在本实施例中，若是消弧线圈接地系统可能发生单相断线加负荷侧接地故障时，可以采用零序电压越限启动，即母线零序电压超过启动整定值时开始进行故障选线。当母线零序电压超过启动阈值时，表明此时母线所连接的馈线可能存在单相断线加负荷侧接地故障，此时可以将电路拓扑图转换为复合序网图，求解该复合序网图中的各项参数以得到下游负序电压。
步骤103，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
在计算得到下游负序电压后，可以进一步比对下游负序电压和预设故障选线阈值，若是其大于预设故障选线阈值，则表明该馈线出现了单相断线加负荷侧接地故障，此时可以将其确定为故障馈线，等待进一步地处理或者切除。
在本发明实施例中，获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压，当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。从而在保障故障选线的可靠性的同时，简化单相断线加负荷侧接地故障的选线流程。
请参阅图3，图3为本发明实施例二提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法的步骤流程图。
本发明提供的一种基于负序电压的断线接地故障选线方法，涉及消弧线圈接地系统，消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至母线的馈线，方法包括：
步骤201，获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
在本发明实施例中，步骤201的具体实施过程与步骤101类似，在此不再赘述。
步骤202，当母线零序电压超过启动阈值时，判定电路拓扑图中存在断线点和接地点；
在本实施例中，若是母线零序电压超过启动阈值时，即UM(0)＞U0,set，此时表明电路拓扑图中的馈线存在断线点和接地点，并未确定具体的故障馈线，开始进行故障选线。
其中，式中：UM(0)为M侧母线零序电压，U0,set为零序电压整定值。可按照躲开三相不平衡时出现的最大零序电压设定启动值，可取零序电压整定值为相电压的10％，即U0,set＝577V。
步骤203，按照对称分量法对断线点的电力参数和接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
在本实施例中，采用对称分量法对断线点的电力参数和接地点的电力参数进行分析，以确定断线点处的断线点边界条件为：
其中，为断线点处的断线正序电流，/>为断线点处的断线负序电流，为断线点处的断线零序电流，/>为断线点处的断线正序电压，/>为断线点处的断线负序电压，/>为断线点处的断线零序电压。
同时，确定接地点处的接地点边界条件为：
其中，为接地点处的接地正序电流，/>为接地点处的接地负序电流，/>为接地点处的接地零序电流。
步骤204，根据断线点边界条件和接地点边界条件，构建电路拓扑图对应的复合序网图；
在本实施例中，按照上述断线点边界条件和接地点边界条件，构建电路拓扑图在发生单相断线加负荷侧接地故障的故障点处的复合序网图，如图4所示。其中，图中为正序网络等效电势，Zup(1)、Zup(2)、Zup(0)为故障点上游的正负零序等效阻抗，Zdown(1)、Zdown(2)、Zdown(0)为故障点下游的正负零序等效阻抗，/>为故障点上游的正、负、零序电压，即断线点处的电压，/> 为故障下游的正、负、零序电压，即接地点处的电压，/> 为故障下游的正、负、零序电流。
步骤205，对复合序网图进行求解，确定断线点对应的断线负序电流和接地点对应的接地零序电流；
在本实施例中，断线点对应的断线负序电流为：
接地点对应的接地零序电流为：
步骤206，根据断线负序电流和接地零序电流，结合复合序网图，确定下游负序电压；
进一步地，步骤“根据断线负序电流和接地零序电流，结合复合序网图，确定下游负序电压”还可以包括以下子步骤：
解析复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将断线负序电流、接地零序电流、下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup(2)为上游负序等效阻抗，Zup(0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
在本发明实施例中，从复合序网图中可以得到故障点的上游负序电压为：
下游负序电压为：
在具体实现中，令可以看出k是受过渡电阻以及故障位置影响的一个系数，由于故障网络中零序阻抗比正负序阻抗大得多，因此有k近似为1。在此基础上分析式(3)和式(4)可知，故障上游和下游负序电压主要表现为故障上下游的负序等效阻抗上的电压，根据网络拓扑结构可得
式中，ZS(2)为系统负序阻抗，ZjΣ(2)为所有非故障线路的负序总阻抗，Zlup(2)为故障点上游线路负序阻抗，Zload(2)为负荷负序阻抗，Zldown(2)为故障点下游线路负序阻抗。
故障点上游等效阻抗包括系统负序阻抗，所有非故障线路的负序总阻抗以及故障点上游线路的负序阻抗部分，而故障点下游等效阻抗包括故障点下游线路的负序阻抗。中压配电网中系统负序阻抗很小，任一线路的负序负荷阻抗是系统阻抗的近百倍，因此故障点上游负序等效阻抗要远小于故障点下游负序等效阻抗，即Zup(2)＜＜Zdown(2)，由式(3)和式(4)可得故障下游的负序电压要远远大于故障点上游的负序电压。
而对于非故障线路，由于系统阻抗的存在，从故障点流出的负序电流主要流向系统侧，非故障线路的负序电流极小，因此线路末端的负序电压与线路首端母线上的负序电压接近，近似为故障点的上游负序电压而故障线路末端电压近似为故障点的下游负序电压/>
步骤207，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
在本实施例中，基于步骤201-206的分析，可以确定故障线路末端负序电压要远大于非故障线路的负序电压，因此可构造如下故障选线判据：
UNi(2)>kuU2,set
式中：UNi(2)为第i条线路末端即N侧母线处的负序电压，U2,set为负序电压整定值，ku为可靠系数。
在具体实现中，10kV配电网的线路长度一般不超过20km，代入线路参数以及负荷参数后，根据式(2)与式(4)可求得在1500Ω过渡电阻范围内，得到故障线路末端电压最小值为2636V，故U2,set可取2.4kV，ku可取1.1。
可选地，在获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压的步骤之后，方法还包括：
当母线零序电压超过启动阈值时，从各馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
在具体实现中，为进一步简化本方案的执行，还可以通过负序电压的传感组件，从各馈线的线路末端分别检测下游负序电压，以作为后续与预设的故障选线阈值比较的数据基础。
在本发明的一个示例中，方法还包括：
若下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
例如图5所示，本发明的方法还可以包括以下步骤：
(1)判断母线电压是否满足选线启动判据，若满足则进行步骤2),否则继续监视线路状态；
(2)获取各线路末端的N侧母线处的负序电压，计算电压幅值；
(3)判断各线路负序电压幅值是否满足故障选线判据，若满足则为故障线路，否则为非故障线路。
在具体视线中，可以在PSCAD平台搭建10kV消弧线圈接地系统同母多回线接地复故障仿真模型，如图6所示。在母线处有4条出线，系统采用过补偿10％，系统阻抗为(0.0001+j0.3607)Ω。线路其中线路正序参数为：r1＝0.17Ω/km，x1＝0.35Ω/km，c1＝0.12μF/km，负序参数与正序相同，零序参数为：r0＝0.32Ω/km，x0＝1.12Ω/km，c0＝6.4×10-3μF/km。负荷容量为8.47MVA，功率因数为0.92，假设线路L4发生单相断线加负荷侧接地故障。
假设lf为故障点距离母线的长度，在不同故障位置和过渡电阻下进行仿真，结果如下表1所示：
表1
根据表1中结果可以发现，在故障位置以及过渡电阻的影响下，母线零序电压大于启动值，非故障线路与故障线路的末端负序电压相差很大，故障线路末端负序电压要远远大于非故障线路的负序电压，且都超过了故障选线判据中的整定值，因此可以很明显地选出故障线路。
在本发明实施例中，获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压，当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压，将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。从而在保障故障选线的可靠性的同时，简化单相断线加负荷侧接地故障的选线流程。对比目前针对断线加负荷侧接地故障进行了电压分析，没有提出具体选线方法，本方法实现了消弧线圈接地系统单相断线加负荷侧接地故障选线，解决了单相断线加负荷侧接地故障难以选线的问题。对比利用负序电流能量测度放大故障特征进行断线接地故障选线方法受故障位置的影响，本方法利用故障线路与非故障线路末端电压的显著差异实现故障选线，不受故障位置的影响。对比目前利用中性点电压偏移相位角对断线接地复合故障进行识别而无法选线的问题，本方法通过分析故障线路与非故障线路负序电压，实现了故障选线。对比目前利用电压加电流信息用于断线接地故障的选线或定位，对通信要求高，本方法只用到线路末端负序电压信息进行故障选线，具有通信量小的优点。
请参阅图7，图7示出了本发明实施例三的一种基于负序电压的断线接地故障选线装置的结构框图。
本发明实施例提供了一种基于负序电压的断线接地故障选线装置，涉及消弧线圈接地系统，消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至母线的馈线，装置包括：
数据监控模块701，用于获取消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
下游负序电压计算模块702，用于当母线零序电压超过启动阈值时，构建电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
馈线故障判定模块703，用于将下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
可选地，装置还包括：
下游负序电压获取模块，用于当母线零序电压超过启动阈值时，从各馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
可选地，下游负序电压计算模块，包括：
点位判断子模块，用于当母线零序电压超过启动阈值时，判定电路拓扑图中存在断线点和接地点；
条件确定子模块，用于按照对称分量法对断线点的电力参数和接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
复合序网图构建子模块，用于根据断线点边界条件和接地点边界条件，构建电路拓扑图对应的复合序网图；
复合序网图求解子模块，用于对复合序网图进行求解，确定断线点对应的断线负序电流和接地点对应的接地零序电流；
下游负序电压确定子模块，用于根据断线负序电流和接地零序电流，结合复合序网图，确定下游负序电压。
可选地，下游负序电压确定子模块具体用于：
解析复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将断线负序电流、接地零序电流、下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup(2)为上游负序等效阻抗，Zup(0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
可选地，装置还包括：
馈线未故障判定模块，用于若下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、模块和子模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于负序电压的断线接地故障选线方法，其特征在于，涉及消弧线圈接地系统，所述消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至所述母线的馈线，所述方法包括：
获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
将所述下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压的步骤之后，所述方法还包括：
当所述母线零序电压超过启动阈值时，从各所述馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压的步骤，包括：
当所述母线零序电压超过启动阈值时，判定所述电路拓扑图中存在断线点和接地点；
按照对称分量法对所述断线点的电力参数和所述接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
根据所述断线点边界条件和所述接地点边界条件，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图；
对所述复合序网图进行求解，确定所述断线点对应的断线负序电流和所述接地点对应的接地零序电流；
根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压的步骤，包括：
解析所述复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将所述断线负序电流、所述接地零序电流、所述下游正序等效阻抗、所述下游负序等效阻抗、所述上游负序等效阻抗、所述上游零序等效阻抗和所述接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
所述下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup(2)为上游负序等效阻抗，Zup0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
6.一种基于负序电压的断线接地故障选线装置，其特征在于，涉及消弧线圈接地系统，所述消弧线圈接地系统包括母线和多条连接至所述母线的馈线，所述装置包括：
数据监控模块，用于获取所述消弧线圈接地系统对应的电路拓扑图，并实时监控母线零序电压；
下游负序电压计算模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图并求解，得到下游负序电压；
馈线故障判定模块，用于将所述下游负序电压大于预设故障选线阈值的馈线确定为发生单相断线加负荷侧接地故障的故障馈线。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
下游负序电压获取模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，从各所述馈线的线路末端分别检测下游负序电压。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述下游负序电压计算模块，包括：
点位判断子模块，用于当所述母线零序电压超过启动阈值时，判定所述电路拓扑图中存在断线点和接地点；
条件确定子模块，用于按照对称分量法对所述断线点的电力参数和所述接地点的电力参数进行分析，分别确定断线点边界条件和接地点边界条件；
复合序网图构建子模块，用于根据所述断线点边界条件和所述接地点边界条件，构建所述电路拓扑图对应的复合序网图；
复合序网图求解子模块，用于对所述复合序网图进行求解，确定所述断线点对应的断线负序电流和所述接地点对应的接地零序电流；
下游负序电压确定子模块，用于根据所述断线负序电流和所述接地零序电流，结合所述复合序网图，确定下游负序电压。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述下游负序电压确定子模块具体用于：
解析所述复合序网图，提取下游正序等效阻抗、下游负序等效阻抗、上游负序等效阻抗、上游零序等效阻抗和接地电阻；
将所述断线负序电流、所述接地零序电流、所述下游正序等效阻抗、所述下游负序等效阻抗、所述上游负序等效阻抗、所述上游零序等效阻抗和所述接地电阻分别代入预设的下游负序电压计算公式，确定下游负序电压；
所述下游负序电压计算公式为：
其中，为下游负序电压，Zdown(1)为下游正序等效阻抗，Zdown(2)为下游负序等效阻抗，Zup2)为上游负序等效阻抗，Zup0)为上游零序等效阻抗，Rf为接地电阻，/>为断线负序电流，/>为接地零序电流。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
馈线未故障判定模块，用于若所述下游负序电压小于或等于预设故障选线阈值，则将对应的馈线确定为未发生单相断线加负荷侧接地故障。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117269700A (zh) * 2023-11-20 2023-12-22 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种基于故障录波信息的电压互感器绝缘缺陷诊断方法
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