基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，首先在变电站的每条出线线路中设置电流互感器，所述的电流互感器均与电流初始行波分析装置相连接，所述方法包括以下步骤：根据变电站电缆出线及配网模型建立变电站电缆出线故障仿真模型；利用电流互感器获取每条出线线路的三相电流，从而通过电流初始行波分析装置获取每条出线线路的电流初始行波；对电流初始行波进行分析，确定故障线路。本发明专利技术不仅能够实现变电站电缆出线及配电线路的选线，而且考虑了不同位置发生单相接地故障时电流初始行波特性的不同，利用系统单相接地故障后各相电流初始行波的极性对比，解决了当前小电流接地系统选线困难的问题，该方法可靠且经济。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变电站电缆出线的故障监测方法，具体地说是一种基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，属于电缆故障选线

技术介绍
我国配电网广泛采用中性点非有效接地方式，这种接地方式具有供电可靠性高的优点，其单相接地故障发生率最高。当发生单相接地故障后，非故障相电压升高为原来的1.732倍，个别情况下，接地电容电流可能引起故障点电弧飞越，瞬时出现比相电压大4-5倍的过电压，导致绝缘击穿，进一步扩大成两点或多点接地短路；故障点的电弧还会引起全系统过电压，常常烧毁电缆甚至引起火灾。因此，配电网的单相接地故障严重威胁这配电网的安全可靠性，为防止事故扩大，运行中希望尽快选择出故障线路并进行处理。但是由于单相接地是通过电源绕组和输电线路而对地分布电容形成的短路回路，故障点的接地电流很小，单相接地故障选线和故障定位问题长期以来没有得到很好地解决。为了找出故障点，过去采用的是人工拉路的选线方法，受各种因素的影响，这种方法找出故障线路需要很长时间，降低了供电的质量，使得供电单位与用户的经济效益受到了影响。而且电网容易受到开关断开和闭合的冲击，会导致操作过电压和谐振过电压，开关的反复动作同样使得其使用寿命降低。随着无人值守变电站的增多和综合自动化水平的提高，一是某些时候集控中心工作人员发现和处理接地信号的时间较长，尤其是晚上出现的故障信号，会出现带故障长时间运行的情况；二是逐条拉路选线需要远方遥控操作，加大了设备的负担。当前实际工作中，配电网普遍采用暂态零序电流法进行选线，利用故障线路的暂态零模电流初始行波的极性与非故障线路的极性相反这一原理判断故障线路，该方法具有可靠性高的优点。但是实际运行中模量行波的获取增加了现场应用的困难。获取零模电流行波需要现场配备合适的零序电流互感器，而仅为了故障选线增加零序电流互感器不经济并且利用零模选线的方法无法实现选相。若不使用零序互感器，线模电流行波获取是通过两相电流互感器，接线复杂且容易出错，这样使故障选线更加困难。快速准确地故障选线一方面有利于提高供电可靠性，提高供电部门和用户的经济效益，另一方面有利于维护用电设备，因此，迫切需要一种有效的变电站电缆出线故障监测方法。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，其能够解决当前小电流接地系统选线困难的问题，有效实现变电站电缆出线及其配电线路的故障选线。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，其特征是，在变电站的每条出线线路中设置电流互感器，所述的电流互感器均与电流初始行波分析装置相连接，所述方法包括以下步骤：建立变电站电缆出线故障仿真模型：根据变电站电缆出线及配网模型建立变电站电缆出线故障仿真模型，所述变电站电缆出线故障仿真模型包括变压器，在变压器的出线侧连接有三条出线线路，每条出线线路中均包含电缆线路和架空线路，所述电缆线路一端与变压器相连，另一端与架空线路一端相连，架空线路的另一端悬空，在每条出线线路中均设置有仿真线路故障；获取电流初始行波：利用电流互感器获取每条出线线路的三相电流，从而通过电流初始行波分析装置获取每条出线线路的电流初始行波，所述电流互感器的采样频率大于1MHz；对电流初始行波进行分析，确定故障线路：对获取的电流初始行波进行对比分析，对比同一出线线路的三相电流初始行波，如果每条出线线路三相电流初始行波极性一致，则可以判断出与其它两条出线线路极性相反的出线线路为故障线路；如果每条出线线路的三相电流初始行波极性不完全相同，选取其中一条三相电流初始行波极性不同的线路，确定与另外两相极性不同的相线为故障相，然后再对比每条出线线路的故障相，与其它两条出线线路极性相反的出线线路为故障线路。上述方法中，采用PSCAD仿真软件进行建立变电站电缆出线仿真模型。上述方法中，采用MATLAB仿真软件对电流初始行波进行分析。上述方法中，所述出线线路采用三芯结构，电缆线路的金属屏蔽层双端直接接地的方式，并且架空线路的末端悬空。上述方法中，每条出线线路中设置的线路故障与其它两条出线线路设置的线路故障不同。上述方法中，所述线路故障包括电缆主绝缘故障、电缆线路与架空线路连接处金属性接地故障和架空线路金属性接地故障。上述方法中，所述变电站电缆出线故障仿真模型的建立过程包括以下步骤：仿真建模工具和数据分析工具的选择：仿真建模工具选择4.2.0版本的PSCAD，数据分析工具选择7.1版本的MATLAB；建立变电站电缆出线故障仿真模型和仿真模块：所述变电站电缆出线故障仿真模型包括变压器，在变压器的出线侧连接有三条出线线路，每条出线线路中均包含电缆线路和架空线路，所述电缆线路一端与变压器相连，另一端与架空线路一端相连，架空线路的另一端悬空，在每条出线线路中均设置有仿真线路故障；所述仿真模块包括电缆线路模块、架空线路模块、短路故障与故障控制模块、电缆主绝缘故障与架空线故障设置模块；仿真参数设置:对PSCAD仿真参数设置、电缆参数、架空线路参数和故障控制器参数进行设置；生成变电站电缆出线故障仿真模型：根据仿真模块的建立与参数设置生成变电站电缆出线故障仿真模型。本专利技术的有益效果是：本专利技术根据单相接地故障可以判断出故障相，采用各线路电流初始行波极性来实现小电流接地系统的单相接地故障选线，不仅能够实现变电站电缆出线及配电线路的选线，而且考虑了不同位置发生单相接地故障时电流初始行波特性的不同，利用系统单相接地故障后各相电流初始行波的极性对比，解决了当前小电流接地系统选线困难的问题，该方法可靠且经济。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术的方法流程图；图2是本专利技术所述变电站电缆出线故障仿真模型的示意图；图3是本专利技术所述电缆线路仿真模块的示意图；图4是本专利技术所述架空线路仿真模块的示意图；图5是本专利技术图2中f1处发生单相接地故障时的线路1的电流初始行波图；图6是本专利技术图2中f1处发生单相接地故障时的线路2的电流初始行波图；图7是本专利技术图2中f1处发生单相接地故障时的线路3的电流初始行波图；图8是本专利技术图2中f2处发生单相接地故障时的线路1的电流初始行波图；图9是本专利技术图2中f2处发生单相接地故障时的线路1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，其特征是，在变电站的每条出线线路中设置电流互感器，所述的电流互感器均与电流初始行波分析装置相连接，所述方法包括以下步骤：建立变电站电缆出线故障仿真模型：根据变电站电缆出线及配网模型建立变电站电缆出线故障仿真模型，所述变电站电缆出线故障仿真模型包括变压器，在变压器的出线侧连接有三条出线线路，每条出线线路中均包含电缆线路和架空线路，所述电缆线路一端与变压器相连，另一端与架空线路一端相连，架空线路的另一端悬空，在每条出线线路中均设置有仿真线路故障；获取电流初始行波：利用电流互感器获取每条出线线路的三相电流，从而通过电流初始行波分析装置获取每条出线线路的电流初始行波，所述电流互感器的采样频率大于1MHz；对电流初始行波进行分析，确定故障线路：对获取的电流初始行波进行对比分析，对比同一出线线路的三相电流初始行波，如果每条出线线路三相电流初始行波极性一致，则可以判断出与其它两条出线线路极性相反的出线线路为故障线路；如果每条出线线路的三相电流初始行波极性不完全相同，选取其中一条三相电流初始行波极性不同的线路，确定与另外两相极性不同的相线为故障相，然后再对比每条出线线路的故障相，与其它两条出线线路极性相反的出线线路为故障线路。...

【技术特征摘要】
1.基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障监测方法，其特征是，
在变电站的每条出线线路中设置电流互感器，所述的电流互感器均与电流初
始行波分析装置相连接，所述方法包括以下步骤：
建立变电站电缆出线故障仿真模型：根据变电站电缆出线及配网模型建
立变电站电缆出线故障仿真模型，所述变电站电缆出线故障仿真模型包括变
压器，在变压器的出线侧连接有三条出线线路，每条出线线路中均包含电缆
线路和架空线路，所述电缆线路一端与变压器相连，另一端与架空线路一端
相连，架空线路的另一端悬空，在每条出线线路中均设置有仿真线路故障；
获取电流初始行波：利用电流互感器获取每条出线线路的三相电流，从
而通过电流初始行波分析装置获取每条出线线路的电流初始行波，所述电流
互感器的采样频率大于1MHz；
对电流初始行波进行分析，确定故障线路：对获取的电流初始行波进行
对比分析，对比同一出线线路的三相电流初始行波，如果每条出线线路三相
电流初始行波极性一致，则可以判断出与其它两条出线线路极性相反的出线
线路为故障线路；如果每条出线线路的三相电流初始行波极性不完全相同，
选取其中一条三相电流初始行波极性不同的线路，确定与另外两相极性不同
的相线为故障相，然后再对比每条出线线路的故障相，与其它两条出线线路
极性相反的出线线路为故障线路。
2.根据权利要求1所述的基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障
监测方法，其特征是，采用PSCAD仿真软件进行建立变电站电缆出线仿真模
型。
3.根据权利要求1所述的基于电流初始行波极性的变电站电缆出线故障

\t监测方法，其特征是，采用MATLAB仿真软件对电流初始行波进行分...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍新，刘双喜，何峰，张同乔，刘丽萍，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司济南供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11