基于正序电流突变比较的配电网断线识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正序电流突变比较的配电网断线识别方法，通过在变电站采集母线的三相电压以及每条出线的三相电流，并基于此计算出三相电压幅值的突变量和各出线三相电流的幅值，计算每条出线的正负零序分量和正序电流的突变量，比较所有出线正序电流突变量的大小，其中突变量最大的就是故障线路；本发明专利技术只使用变电站信息，不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，可以可靠识别断线不接地故障以及断线加负荷侧接地故障，有效提高配电网供电的可靠性。

Identification method of broken line in distribution network based on mutation comparison of positive sequence current

The invention discloses a distribution network disconnection identification method for comparison of positive sequence current mutation based on the three-phase current through the three-phase voltage in the substation bus and the outlet of each collection, and based on the calculated variation of three phase voltages and the outlet of the three-phase current amplitude, calculate the amount of each mutation line zero sequence component and positive and negative sequence current the comparison of all outgoing sequence current component size, which is the biggest variable fault line; the invention only uses substation information, is not affected by the neutral grounding mode of distribution network and the fault position, can identify broken grounding faults and disconnection with load side grounding fault, effectively improve the reliability of power supply distribution network.

【技术实现步骤摘要】
基于正序电流突变比较的配电网断线识别方法
本专利技术涉及一种配电网继电保护方法，具体为配电网发生断线后基于正序电流突变比较的识别方法。
技术介绍
配电网是直接面向用户的供电网络,是电力系统的重要组成部分,配网的发展速度与经济发展水平及人们的生活息息相关、密不可分。目前我国大部分城市采用的是10kV电压等级向用户供电。配电网中发生单相断线和接地故障的概率最高，断线故障会因线路落地而形成接地故障。目前我国配电网主要为小电流接地方式，当配电网发生单相接地故障时，为了提高供电可靠性，要求电网持续运行1-2h。在这期间当人员经过事故点时，容易造成人身伤亡事故，严重威胁人民群众的生命安全和电网运行安全。一直以来研究的热点和难点都是小电流接地系统单相接地故障后的选线和区段定位问题，配电网的断线和断线接地问题没有得到应有的重视。但是配电网断线和断线接地故障由于雷击等时常发生，在这种故障下，由于供电部门没法及时发现故障，所以故障长期存在，成为人身安全的重大隐患。这几年时常报道由于中压配电网断线和断线接地故障没有及时处理而导致的群众触电伤亡事故，该类事故的发生造成了严重的社会危害以及经济损失，同时给供电部门造成巨大的舆论压力。因此有必要在变电站配置断线识别装置，以使断线故障快速发现后得到处理，避免该类事故再次发生。本专利技术就是试图用变电站的信息提供一种断线识别的方法。
技术实现思路
本专利技术指出配电网的断线存在4形式，分别为断线不接地、断线电源侧接地、断线负荷侧接地以及断线两侧都接地。对于断线电源侧接地故障以及断线两侧都接地故障由传统的小电流接地选线装置解决，本专利技术专利解决的故障包括断线不接地以及断线负荷侧接地故障。当发生断线不接地故障以及断线负荷侧接地故障后的故障特征为母线三相电压中有一相升高，另外两相降低，故障线路的电压升高相电流变为0，正序电流变化大，健全线路三相电流基本保持不变。为实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：步骤一：在变电站采集母线的三相电压以及每条出线的三相电流。步骤二：通过FFT算法提取母线三相电压的工频幅值。步骤三：通过式（1）计算母线三相电压幅值的突变量。（1）其中表示相电压幅值的突变量，为故障后相电压的幅值，表示故障前相电压的幅值。相电压幅值的突变量大于0，表示相电压升高，相电压幅值的突变量小于0，表示降低。如果判断出母线三相电压有一相升高，另外两相降低，则进行步骤四，如果不是这种情况，则返回到步骤一重新计算。步骤四：通过FFT算法提出各出线三相电流的幅值，如果任意某条出线中电压升高相的电流为0，则进行步骤五，如果所有出线的电压升高相电流都不为0，则重新从步骤一开始计算。步骤五：根据式（2）计算每条出线的正负零序分量。（2）其中，，、、分别表示电流的正负零序分量，、、分别表示三相电流。步骤六：通过式（3）计算正序电流的突变量。（3）其中表示正序电流，为故障时刻，T为工频周期，m为整数；上述公式表示故障后m个周波的正序电流减去故障前m个周波的正序电流即可以得到正序电流突变量。步骤七：比较所有出线正序电流突变量的大小，其中突变量最大的就是故障线路。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于正序电流突变比较的断线识别方法不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，可以可靠识别断线不接地故障以及断线加负荷侧接地故障。附图说明图1为10kV配电网仿真模型；图2为断线不接地时4条出线正序电流突变量幅值；图3为断线加负荷侧接地时4条出线正序电流突变量幅值。具体实施方式图1为基于PSCAD建立的10kV配电网仿真模型示意图；该模型中，35kV变电站有两回进线，通过两台主变压器配出的10kV系统为单母线形式；母线带有4条主馈线，出线上各区段的编号如图中所示。其中，区段1、3、5、10为电缆，区段2、9、11、12、13为架空绝缘线，区段4、6、7、8、14为架空裸导线。消弧线圈装在所用变中性点上。开关K打开时，系统为中性点不接地系统；开关K闭合则为消弧线圈接地系统，过补偿度取为10%。各区段长度分别为：=5.1km，=4km，=3.8km，=7.5km，=4km，=10km，=0.1km，=3km，=4km，=3.2km，=10km，=5km，=3km，=7.5km。电缆参数为：正序电阻=0.157/km，正序感抗=0.076/km，正序容纳=S/km；零序电阻=0.307/km，零序感抗=0.304/km，零序容纳=S/km。架空绝缘线参数为：正序电阻=0.27/km，正序感抗=0.352/km，正序容纳=S/km；零序电阻=0.42/km，零序感抗=3.618/km，零序容纳=S/km。区段7、8中裸导线参数为：正序电阻=0.91/km，正序感抗=0.403/km，正序容纳=S/km；零序电阻=1.06/km，零序感抗=3.618/km，零序容纳=S/km。其它区段裸导线参数为：正序电阻=0.63/km，正序感抗=0.392/km，正序容纳=S/km；零序电阻=0.78/km，零序感抗=3.593/km，零序容纳=S/km。两台主变参数分别为：容量=2MVA，短路损耗=20.586kW，短路电压百分数=6.37%，空载损耗=2.88kW，空载电流百分数=0.61%；容量=2MVA，短路损耗=20.591kW，短路电压百分数=6.35%，空载损耗=2.83kW，空载电流百分数=0.62%。令各配电变压器与所连接区段编号一致，则它们的容量分别为：=50kVA，=500kVA，=200kVA，=1MVA，=100kVA，=1MVA，=400kVA，=630kVA。为简单起见，各配电变压器所带负荷统一为变压器容量的80%，功率因数为0.85。图2为在不接地系统区段1的末端设置单相断线不接地故障仿真得到的波形。可以看出，线路1的正序电流突变量最大，所以可以确定时线路1发生了断线故障。图3为消弧线圈接地系统在区段4的首端设置单相断线加负荷侧接地故障仿真得到的波形。可以看出，线路4的正序电流突变量最大，所以可以确定时线路4发生了断线故障。综上分析可以看出基于正序电流突变比较的断线识别方法不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，可以可靠识别断线不接地故障以及断线加负荷侧接地故障。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网断线识别方法，其特征在于，基于正序电流突变比较进行识别，只使用变电站信息，不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，能够识别断线不接地故障以及断线负荷侧接地故障。

【技术特征摘要】
1.一种配电网断线识别方法，其特征在于，基于正序电流突变比较进行识别，只使用变电站信息，不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，能够识别断线不接地故障以及断线负荷侧接地故障。2.根据权利要求1所述的配电网断线识别方法，其特征在于，所述识别方法进一步包括如下步骤：步骤一：在变电站采集母线的三相电压以及每条出线的三相电流；步骤二：通过FFT算法提取母线三相电压的工频幅值；步骤三：计算母线三相电压幅值的突变量；如果判断出母线三相电压有一相升高，另外两相降低，则进行步骤四，如果不是这种情况，则返回到步骤一重新计算；步骤四：通过FFT算法提出各出线三相电流的幅值，如果任意某条出线中电压升高相的电流为0，则进行步骤五，如果所有出线的电压升高相电流都不为0，则重新从步骤一开始计算；步骤五：计算每条出线的正负零序分量；步骤六：计算每条出线的正序电流的突变...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建伟，徐铭铭，冯光，王鹏，牛荣泽，王文博，徐恒博，李宗峰，张建宾，孙芊，王倩，贺翔，王磊，周宁，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41