一种基于暂态行波的小电流接地故障选线方法技术

本发明专利技术公开了一种基于暂态行波的小电流接地故障选线方法，它包括以下步骤：利用工频零序电压信号确定系统发生接地故障；对同一母线上的任一回出线选出故障相；对于同一母线上的任一回出线，计算暂态行波电流信号和暂态行波电压信号之间的极性关系；步骤四，根据极性关系进行确定同一母线上的出线是否为故障线路。本发明专利技术通过比较各出线三相暂态行波电流的二进小波变换模极大值选出各出线暂态行波电流最大的一相，然后根据该相暂态行波电流和暂态行波电压的极性关系选出故障线路，原理简单，适用范围广，不受过渡电阻的大小、中性点接地方式以及是否有分支线路等因素影响，具有较高的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种故障选线方法，具体地说是一种基于暂态行波的小电流接地故障 选线方法，属于配电网的保护与控制

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忑 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。 所以迫切需要一种快速准确地故障选线方法，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。
技术实现思路
针对配电网小电流接地故障的选线问题，本专利技术提出一种基于暂态行波的小电流 接地故障选线方法，其能够快速准确地进行故障选线，克服传统算法可靠性不高的缺点。 本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是:一种基于暂态行波的小电流接地故障 选线方法，其特征是，通过安装在变电站的专用监测装置采集站内小电流接地系统母线上 的工频零序电压信号，以及对站内小电流接地系统母线上的三相暂态行波电压信号和各出 线的三相暂态行波电流信号进行同步采集，从而实现在线故障选线，所述故障选线方法包 括以下步骤： 步骤一，利用工频零序电压信号(3u0)确定系统发生接地故障； 步骤二，对同一母线上的任一回出线选出故障相，设为p相，且将该相的暂态行波 电流信号和暂态行波电压信号分别表不为ik,p和Uk,p; 步骤三，对于同一母线上的任一回出线，计算参量：其中：ik,P(n)为第k回出线p相故障暂态行波电流信号的第η个采样值;u k,P(n)为第 k回出线p相故障暂态行波电压信号的第η个米样值;N为数据窗长度，参量Dk表不一段时间 内暂态行波电流信号和暂态行波电压信号之间的总体极性关系； 步骤四，根据线路的暂态行波电流信号与暂态行波电压信号具有的关系进行确定 同一母线上的出线是否为故障线路，如果参量Dk<0,则确定该出线为故障线路，否则为非 故障线路。 进一步地，在步骤一中，当监测装置检测到变电站小电流接地系统母线上的工频 零序电压信号的采样值超过门槛值时，则判定该小电流接地系统发生了接地故障，而且保 存此时刻前后一段时间内该母线上的三相暂态行波电压信号采样值和各出线的三相暂态 行波电流信号采样值。 进一步地，在步骤二中，对采集的三相暂态行波电流信号采样序列进行二进小波 变换处理，根据变换后三相暂态行波电流信号的第1个模极大值选出故障暂态行波电流最 大的一相，即为故障相。 进一步地，在步骤四中，线路的暂态行波电流信号与暂态行波电压信号具有的关 系为:对于故障相而言，在故障初期的任一采样时刻，故障线路的暂态行波电流信号和暂态 行波电压信号具有反极性的关系;而非故障线路的暂态行波电流信号和暂态行波电压信号 具有同极性的关系。 进一步地，在步骤四中，对于第η个采样时刻，暂态行波电流信号和暂态行波电压 信号之间的极性关系可以用二者在该时刻采样值的乘积d k(n)来描述，即：dk(n)为第η个采 样时刻的暂态行波电流信号采样值与暂态行波电压信号的乘积，当d k(n)为正时表示暂态 行波电流信号和暂态行波电压信号具有同极性关系，此时参量Dk为正值；当d k(n)为负时表 示暂态行波电流信号和暂态行波电压信号具有反极性关系，此时参量Dk为负值。 优选地，所述小电流接地系统包括110kV配电网、110kV/10kV变压器、10kV母线和 若干回路出线，所述11 OkV/1 OkV变压器的高压侧与11 OkV配电网相连，1 OkV母线与11 OkV/ 10kV变压器的低压侧相连，若干回路出线分别与10kV母线相连，110kV/10kV变压器高压侧 的中性点直接接地，110kV/10kV变压器低压侧的中性点采用非有效接地方式。 本专利技术的有益效果如下：本专利技术在确定配电网发生单相接地故障后，通过比较各 出线三相暂态行波电流信号的二进小波变换第1个模极大值选出各出线暂态行波电流最大 的一相，然后根据该相暂态行波电流和暂态行波电压的极性关系选出故障线路。本专利技术的 原理简单，适用范围广，不受过渡电阻的大小、中性点接地方式以及是否有分支线路等因素 影响，具有较高的工程实用价值。本专利技术具有以下特点： (1)对于不同的接地方式、接地故障和线路类型都有明显的极性特征。 (2)不需要增加零序电流互感器，仅利用三相电流即可进行准确的判断，具有一定 的经济性。 (3)方法简单、易实现，对电能质量没有影响，具有准确性和可靠性，有较强的工程 应用价值。【附图说明】图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术一具体应用的配电网线路模型示意图；图3为中性点不接地系统在出线1发生A相金属性接地故障后，出线1的三相暂态行 波电流波形示意图；图4为中性点不接地系统在出线1发生A相金属性接地故障后，出线2的三相暂态行 波电流波形示意图； 图5为中性点不接地系统在出线1发生A相金属性接地故障后，出线3的三相暂态行 波电流波形示意图。 图6为中性点不接地系统在出线1发生A相金属性接地故障后，母线处三相暂态行 波电压波形示意图。【具体实施方式】 为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本发 明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结 构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以 在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示 所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例 绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于暂态行波的小电流接地故障选线方法，其特征是，通过安装在变电站的专用监测装置采集站内小电流接地系统母线上的工频零序电压信号，以及对站内小电流接地系统母线上的三相暂态行波电压信号和各出线的三相暂态行波电流信号进行同步采集，从而实现在线故障选线，所述故障选线方法包括以下步骤：步骤一，利用工频零序电压信号(3u0)确定系统发生接地故障；步骤二，对同一母线上的任一回出线选出故障相，设为p相，且将该相的暂态行波电流信号和暂态行波电压信号分别表示为ik,p和uk,p；步骤三，对于同一母线上的任一回出线，计算参量：dk(n)＝ik,p(n)·uk,p(n)Dk=Σn=1Ndk(n)]]>其中：ik,p(n)为第k回出线p相故障暂态行波电流信号的第n个采样值；uk,p(n)为第k回出线p相故障暂态行波电压信号的第n个采样值；N为数据窗长度，参量Dk表示一段时间内暂态行波电流信号和暂态行波电压信号之间的总体极性关系；步骤四，根据线路的暂态行波电流信号与暂态行波电压信号具有的关系进行确定同一母线上的出线是否为故障线路，如果参量Dk＜0，则确定该出线为故障线路，否则为非故障线路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，张维锡，曾强，周正，何耀，梁凤强，马庆玉，
申请(专利权)人：山东理工大学，国网四川省电力公司巴中供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37