一种配电网相间故障重合前无故障识别方法技术

本发明专利技术公开一种配电网相间故障重合前无故障识别方法：采集线路在故障至重合前期间采集配电网线路发生故障后至重合前期间线路并联补偿电容器的三相电压瞬时采样值uφ(k)、线路始端相电流iφ_l(k)、并联电容器相电流iφ_c(k)，计算相电压差uφφ(k)，线路相电流iφ(k)、相电流差iφφ(k)及其同时计算一阶差分值diφφ(k)，其中φ＝A,B,C；利用相电压差uφφ(k)和相电流差iφφ(k)识别方程uφφ(k)＝Rf.Aφφ1(k)+p.Aφφ2(k)计算故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数，然后顺次推移数据窗，得到辨识参数的序列

A fault free identification method for phase to phase fault in distribution network

The invention discloses a fault distribution network without coincidence fault identification method: collecting line sampling value u in three-phase voltage instantaneous fault to coincide during the acquisition of distribution network lines before failure to coincide during the first line parallel capacitor (k), the beginning of the line end of current I with _l (k), I phi _c shunt capacitor current (k), calculation of the phase voltage difference of u Phi Phi Phi (k), I (k) line phase current and phase current differential I Phi Phi (k) and simultaneously calculate the difference value of Di Phi Phi (k), where phi = A, B, C; use phase voltage difference U (k) and Phi Phi Phi Phi I phase differential current (k) recognition equation U (k) Rf.A = Phi Phi Phi Phi Phi Phi 1 (k) +p.A 2 (k) calculation of fault circuit equivalent resistance Rf and fault distance P parameters, and then turn over the data window, sequence parameter identification the

【技术实现步骤摘要】
一种配电网相间故障重合前无故障识别方法
本专利技术涉及电力系统配电网继电保护领域，尤其涉及到一种配电线路相间故障重合前无故障识别方法。
技术介绍
我国配电网的短路故障(包括小电流接地系统中的单相接地短路)中绝大多数(70％～90％)是瞬时性故障，采用自动重合闸能够消除配电网绝大多数瞬时性故障从而提高相间故障时配电网供电可靠性。但对于部分瞬时故障(电弧性故障)由于重合时故障电弧未熄灭将导致重合不成功。因此，进行重合前无故障状态的识别避免重合于实质永久故障对于配电网线路重合闸重合成功率具有重要意义。我国电力系统长期受“重发电侧、轻供/配电侧”观念的影响，配电网保护方案往往只是强调保证电网本身的安全以及简化保护配置，通常只需要变电站出口侧和负荷末端侧配置三段式电流保护并采用单次重合闸方式。配电网架空网络相间故障时，保护动作跳闸，经固定延时重新合闸，若合闸时瞬时故障消失且绝缘恢复正常则合闸成功继续供电；另一方面若合闸时故障点未消失则合闸于二次短路，再次跳闸不再重合，尤其是一旦出口保护再次跳闸意味着整条出现或分支线全部停电，停电范围大且恢复供电时间长。目前配电网的相间故障以电弧性故障为主要形式，采用固定时限重合方式一方面直接导致熄弧缓慢的电弧性故障重合失败，与重合于永久故障的类似，将给系统带来二次短路冲击；另一方面对于熄弧快速的电弧性故障，则将延长了非全相运行时间，相当于人为延长了停电时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用配电网相间故障重合前无故障识别方法，以解决上述技术问题。本专利技术利用配电网并联补偿电容器的端电压、电流以及线路始端电流信息进行相间故障时的电弧等值电阻的计算，利用电弧电阻的幅值及变化特征实现对相间电弧故障及熄弧时刻的捕捉，为实现配电网相间故障性质识别提供了良好的思路。本专利技术充分利用配电网相间故障三相跳闸后并联补偿电容器的电压、电流的时域特征，建立故障相回路的关于电弧电阻和故障位置的辨识方程，根据计算的电弧电阻的幅值和变化率特征进行故障性质识别，一方面可靠识别了相间电弧性故障，另一方面准确捕捉了瞬时性故障熄弧时刻，进而实现相间重合前无故障状态的可靠识别，为实现相间故障的自适应重合闸技术提供重要依据。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种配电网相间故障重合前无故障识别方法，包括以下步骤：(1)采集配电网线路发生故障后至重合前期间线路并联补偿电容器的三相电压瞬时采样值uφ(k)、线路始端三相电流iφ_l(k)、并联电容器组三相电流iφ_c(k)，计算相电压差uφφ(k)，线路相电流iφ(k)＝[iφ_l(k)-iφ_c(k)]、相电流差iφφ(k)及其一阶差分diφφ(k)＝[iφφ(k)-iφφ(k-1)]/Ts；其中φ＝A,B,C，Ts为采样周期；(2)利用相电压差uφφ(k)和相电流差iφφ(k)构造关于故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数识别方程uφφ(k)＝Rf.Aφφ1(k)+p.Aφφ2(k)，其中Aφφ1(k)、Aφφ2(k)为由iφφ(k)、diφφ(k)以及线路全电阻Rl、电感Ll确定，用5ms的数据冗余数据窗建立冗余方程组计算故障回路等值电阻Rf和故障距离p，然后顺次推移数据窗，得到辨识参数的序列(3)利用相间故障重合前无故障识别判据进行故障状态甄别，当判据持续成立时，则判为相间瞬时性故障且故障已经熄弧，重合闸重合动作；如果判据不成立，则持续判断直至最大判别时间到达，此时判为永久性故障，重合闸不重合；其中，m为计算结果序列长度；Rset为整定门槛。进一步的，m取10～20。进一步的，Rset取50Ω～100Ω。进一步的，Aφφ1(k)＝0.5iφφ(k)，Aφφ2(k)＝[Rl.iφφ(k)+Ll.diφφ(k)]。本专利技术提出一种配电网相间故障重合无故障判别方法，充分利用故障电弧至重合期间的故障特征，构造了利用电弧回路等值电阻特征的识别判据，提高现有配电网相间故障重合闸的自适应能力，进一步提高相间重合的成功率。与现有技术相比，具有以下显著优点：(1)充分利用配电网相间故障后至重合前的故障特征信息。(2)该方法采用能够进行配电网相间故障重合前的故障状态的有效识别，有利于提高重合的成功率。附图说明图1为配电网BC相间故障等值网络；图2为配电网相间故障时重合前无故障识别流程图；具体实施方式请参阅图1至图2所示，本专利技术一种配电网相间故障重合前无故障识别方法，包括以下步骤：(1)三相电气量采集和特征量的计算图1中的配电网母线侧电压互感器二次侧电压经过低通滤波、采样保持处理，采集配电网线路发生故障后至重合前期间线路并联补偿电容器的三相电压瞬时值uφ(k)(uA(k)、uB(k)、uC(k))、三相线路始端电流iφ_l(k)(iA_l(k)、iB_l(k)、iC_l(k))、三相并联电容器相电流iφ_c(k)(iA_c(k)、iB_c(k)、iC_c(k))，计算相电压差uφφ(k)(uAB(k)＝uA(k)-uB(k)、uBC(k)＝uB(k)-uC(k)、uCA(k)＝uC(k)-uA(k))，相电流差量iφφ(k)(iAB(k)＝[iA_l(k)-iA_c(k)]-[iB_l(k)-iB_c(k)]、iBC(k)＝[iB_l(k)-iB_c(k)]-[iC_l(k)-iC_c(k)]、iCA(k)＝[iC_l(k)-iA_c(k)]-[iA_l(k)-iA_c(k)])。其中φ＝A,B,C。同时计算三相差电流的一阶差分diφφ(k)＝[iφφ(k)-iφφ(k-1)]/Ts(diAB(k)＝[iAB(k)-iAB(k-1)]/Ts，diBC(k)＝[iBC(k)-iBC(k-1)]/Ts、diCA(k)＝[iCA(k)-iCA(k-1)]/Ts)。式中，Ts为采样周期。(2)故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数的辨识根据相电压差和相电流差构造连续时域下故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数的识别方程：建立其离散采样信号下的参数线性识别方程组uφφ(k)＝Rf.Aφφ1(k)+p.Aφφ2(k)(φ＝A,B,C)，Aφφ1(k)、Aφφ2(k)为由iφφ(k)、diφφ(k)以及线路全电阻Rl、电感Ll确定：Aφφ1(k)＝0.5iφφ(k)，Aφφ2(k)＝[Rl.iφφ(k)+Ll.diφφ(k)]。采用5ms的采样离散数据下的冗余数据窗建立冗余方程组计算故障回路等值电阻Rf和故障距离p，即用一段时间的采样值得出一个参数估计值，即描述成形如[Rf,p].[Aφφ1,Aφφ2]T＝[uφφ]的冗余方程，然后顺次推移数据窗，得到辨识参数的序列式(2)，k0为计算数据起始点，N为工频周期采样点数。以图2所示的配电网BC相间故障为例进行说明。其对应连续时域下的故障相端电压、电流之间关系如下所示uB(t)＝p.Rl.iB(t)+p.Ll.diB(t)/dt+ukB(t)(3)uC(t)＝p.Rl.iC(t)+p.Ll.diC(t)/dt+ukC(t)(4)式(3)、式(4)中，ukB(t)、ukB(t)分别为B相、C相故障点电压。由以上(3)、(4)式可得：ukBC(t)＝ukB(t)-ukC(t)＝[uB(t)-uC(t)]-[p.Rl.(iB(t)-iC(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网相间故障重合前无故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集配电网线路发生故障后至重合前期间线路并联补偿电容器的三相电压瞬时采样值uφ(k)、线路始端三相电流iφ_l(k)、并联电容器组三相电流iφ_c(k)，计算相电压差uφφ(k)，线路相电流iφ(k)＝[iφ_l(k)‑iφ_c(k)]、相电流差iφφ(k)及其一阶差分diφφ(k)＝[iφφ(k)‑iφφ(k‑1)]/Ts；其中φ＝A,B,C，Ts为采样周期；(2)利用相电压差uφφ(k)和相电流差iφφ(k)构造关于故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数识别方程uφφ(k)＝Rf.Aφφ1(k)+p.Aφφ2(k)，其中Aφφ1(k)、Aφφ2(k)由iφφ(k)、diφφ(k)以及线路全电阻Rl、电感Ll确定，用5ms的数据冗余数据窗建立冗余方程组计算故障回路等值电阻Rf和故障距离p，然后顺次推移数据窗，得到辨识参数的序列

【技术特征摘要】
1.一种配电网相间故障重合前无故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集配电网线路发生故障后至重合前期间线路并联补偿电容器的三相电压瞬时采样值uφ(k)、线路始端三相电流iφ_l(k)、并联电容器组三相电流iφ_c(k)，计算相电压差uφφ(k)，线路相电流iφ(k)＝[iφ_l(k)-iφ_c(k)]、相电流差iφφ(k)及其一阶差分diφφ(k)＝[iφφ(k)-iφφ(k-1)]/Ts；其中φ＝A,B,C，Ts为采样周期；(2)利用相电压差uφφ(k)和相电流差iφφ(k)构造关于故障回路等值电阻Rf和故障距离p参数识别方程uφφ(k)＝Rf.Aφφ1(k)+p.Aφφ2(k)，其中Aφφ1(k)、Aφφ2(k)由iφφ(k)、diφφ(k)以及线路全电阻Rl、电感Ll确定，用5ms的数据冗余数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，刘健，邵文权，张钰声，张小庆，薛建，锁军，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，西安工程大学，
类型：发明
国别省市：北京,11