用于确定接地故障的位置的方法和设备技术

本发明专利技术实施例提供了一种用于确定接地故障的位置的方法和设备，其能够确保定位结果的精确度，无论地下线缆所占的百分比如何。该方法包括：基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量；以及利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。

【技术实现步骤摘要】
用于确定接地故障的位置的方法和设备
本专利技术涉及电网中接地故障的定位。
技术介绍
接地故障的定位一直是一项具有挑战性的任务。网络中存在许多因素，会降低所估计的故障位置的精确度，诸如故障电阻和负载。由于配电网（distributionnetwork）具有特定的特征，其进一步使故障定位算法复杂化，所以它们更具有挑战性。这些例如包括线的不均匀性和分布式的负荷（loadtap）等。在现代的基于微处理器的保护继电器中，基于阻抗的故障定位算法已成为工业标准。其之所以流行的原因是其容易实施，因为其利用与其他功能相同的信号。但是，目前的故障定位算法没有考虑馈线的分布电容。在架空线路或地下线缆的百分比较低（例如，低于至智能电子装置（IntelligentElectricalDevice，IED）的下游馈线总长度的30%）的情况下，该算法的性能是令人满意的。然而，当地下线缆的百分比增加时，分布电容的值也增加，因此当地下线缆的百分比较高时，其将严重降低故障定位算法的计算精确度。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种用于确定接地故障的位置的方法和设备，其能够确保定位结果的精确度，无论地下线缆所占的百分比如何。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于确定接地故障的位置的方法，该方法包括：基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量；以及利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于确定接地故障的位置的设备，该设备包括：计算部件，用于基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量；以及确定部件，用于利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。因此，根据本专利技术实施例，在计算零序分量和正序分量时考虑了馈线的分布电容，从而即使在地下线缆所占的百分比较高的情况中，也能确保所确定的故障位置的精确度。附图说明通过以下借助附图的详细描述，将会更容易地理解本专利技术，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：图1是示意性地示出根据本专利技术实施例的用于确定接地故障的位置的方法的流程图；图2是示意性地示出用于单个相对地故障的对称组件等效图；图3示出了馈线的示意性等效电路图；图4示出IED下游的正序网络的两端网络的示意性等效电路图，其中忽略了馈线阻抗；图5示出用于估计下游馈线总长度l的示意性简化示意图；并且图6示出根据本专利技术实施例的用于确定接地故障的位置的设备的示意性框图。具体实施方式提供参考附图的下面描述以帮助全面理解由权利要求及其等价物限定的本专利技术的示范性实施例。其包括各种细节以助于理解，但应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本专利技术的范围和精神。同样，为了清楚和简明，省略了对公知功能和结构的描述。应当明白，虽然可以在这里使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当为这些术语所限制。这些术语仅被用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个元件、组件、区域、层和/或部分相区分。因而，下面讨论的第一元件、组件、区域、层和/或部分可以被叫作第二元件、组件、区域、层和/或部分，而不会背离本专利技术的教导。在这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而并不意欲限制本专利技术。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意欲也包括复数形式，除非上下文明确指出并非如此。还应当明白，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括……的”、或“包含”和/或“包含……的”指定所阐述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件和/或其组。除非另有定义，否则这里所使用的所有术语具有与本专利技术所属领域的一名普通技术人员所通常理解的相同的含义。还应当明白，诸如在通用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与相关技术和本公开的上下文的其含义一致的含义，而不应当以理想化或过于形式化的意义来对其进行解释，除非这里明确地如此定义。本专利技术实施例的应用不限于任何具体的系统，而是可以结合各种三相电系统被使用，以确定电网的三相电线上相对地故障的位置。例如，馈线可以是架空线路或地下线缆或者二者的混合。此后，虽然以配电网为例来描述本专利技术实施例，但是本领域技术人员应当明白，能够实施本专利技术实施例的电力系统可以是输电网或者配电网及其组件，并且可能包括一条或者多条馈线。而且，本专利技术的使用不限于采用50赫兹或60赫兹基频的系统，并且也不限于任何特定的电压等级。下面将参考附图详细说明本专利技术实施例。图1是示意性地示出根据本专利技术实施例的用于确定接地故障的位置的方法100的流程图。如图1中所示，在方法100的101中，基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量。在102中，利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。因此，根据本专利技术实施例，在计算零序分量和正序分量时考虑了馈线的分布电容，从而即使在地下线缆所占的百分比较高的情况中，也能确保所确定的故障位置的精确度。图2是示意性地示出用于单个相对地故障的对称组件等效图，其中故障点位于距测量点——即安放智能电子装置（IED）的位置——x处。可以由IED来执行如图1中所示的根据本专利技术实施例的用于确定接地故障的位置的方法100，并且该IED可以被实现各种装置中，例如保护继电器、线路故障指示器（FPI）、远程测控单元（RemoteTerminalUnit，RTU）等等，但是，本专利技术实施例不限于此。此后，可以交换使用术语“测量点处”和“IED处”。图2中所使用的符号如下表1所示。表1对于单个相对地故障，可以得到如下的等式（1）和等式（2）。Es=(Zt1+zl1·x)·Im1+(Zt2+zl2·x)·Im2+If·3Rdef+Zt0·Im0+zl0·x·Im0…（1）Vm＝Vm1+Vm2+Vm0…（2）其中，Vm表示在测量点、即在IED处测量到的相电压，具体而言是故障相的相电压。对于If，因为在负序网络中受到的电容影响最小，因此可以由负序网络来得到If，如等式（3）中所示。If=Im2-Ich2Ich2＝Vm2/Zch…（3）Zch=Vmprefault/Imprefault其中，Vmprefault表示故障前在IED处测量到的电压，且Imprefault表示故障前在IED处测量到的电流。根据复合序网（compoundsequencenetwork）的理论，可以得到等式（4）。Vm1=Es-Im1·Z1Vm2=-Zt2·Im2…（4）Vm0=-Zt0·Im0将等式（4）代入等式（2），可以得到下面的等式（5）。Vm=Es-Im1·Z1-Zt2·Im2-Zt0·Im0…（5）将等式（1）代入等式（5），并用If来代替Im0，可以得到下面的等式（6）。Vm=zl1·x·Im1+zl2·x·Im2+If·3·Rdef+zl0·x·If…（6）通常，根据上式，利用故障阻抗Rdef仅有实部的事实，来计算得到x，即根据下面的等式（7）来计算x。...

【技术保护点】
一种用于确定接地故障的位置的方法，其特征在于，该方法包括：基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量；以及利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。

【技术特征摘要】
1.一种用于确定接地故障的位置的方法，其特征在于，该方法包括：基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量；以及利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于分布电容来计算电网中的零序分量和正序分量的过程进一步包括：基于零序分布电容来计算到所述测量点的零序电压降；并且基于零序分布电容来计算到所述测量点的正序电压降。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于零序分布电容来计算到所述测量点的零序电压降的过程进一步包括：接收输入的每单位长度的零序馈线阻抗和零序分布电容；获得零序电压和零序电流；以及计算所述零序电压降。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述零序电压降的过程进一步包括：利用零序馈线阻抗来计算零序中每单位长度的阻抗；利用零序分布电容来计算零序中每单位长度的导纳；根据零序电压、零序电流、零序中每单位长度的阻抗和零序中每单位长度的导纳来计算零序第一参数、零序第二参数、零序传播常量和零序特征阻抗；以及根据零序第一参数、零序第二参数、零序传播常量和零序特征阻抗而得到所述零序电压降。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于零序分布电容来计算到所述测量点的正序电压降的过程进一步包括：接收输入的每单位长度的正序馈线阻抗；获得正序电压和正序电流；获得接地故障电流；以及计算所述正序电压降。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述正序电压降的过程进一步包括：利用正序馈线阻抗来计算正序中每单位长度的阻抗；利用所述接地故障电流、零序电压、零序电流和零序分布电容来计算下游馈线总长度；利用下游馈线总长度、正序电压和正序电流来计算正序中每单位长度的导纳；根据正序电压、正序电流、正序中每单位长度的阻抗和正序中每单位长度的导纳来计算正序第一参数、正序第二参数、正序传播常量和正序特征阻抗；以及根据正序第一参数、正序第二参数、正序传播常量和正序特征阻抗而得到所述正序电压降。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用负序分量以及所计算的零序分量和所计算的正序分量来确定接地故障点到测量点的距离进一步包括：基于故障点处的相对地故障阻抗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李容，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR