小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位的方法和系统，通信管理与数据处理单元根据测量的母线零序电压和馈出线首端零序电流进行电容参数计算，绘制电容参数正负特性‑时间曲线，通过该曲线突变点确定出现继发性故障的馈出线线路和出现故障的时刻；然后总召故障馈出线上馈出线分段点监测装置的零序电流故障录波数据，与母线零序电压进行电容极性计算，并得出各个馈出线分段点的电容参数正负特性‑时间曲线，再通过电容参数正负特性‑时间曲线突变点确定出现继发性故障的馈出线分段点，进而定位继发性故障区段。因此，实现了继发性接地故障的区段定位，对事后线路巡线具有重大工程知道意义。

Location method and system for secondary single-phase grounding fault section of small current grounding system

The invention discloses a method and system for small current grounding fault location of single-phase secondary grounding system, communication management and data processing unit according to the measurement of the zero sequence voltage of bus and feeder head end of the zero sequence current of capacitor parameter calculation, drawing the capacitance parameters of positive and negative characteristic time curve, determine the secondary fault feeder line and the failure of the moment by the curve point mutation; then called the zero sequence current of fault line on the feeder section point monitoring device of fault recorder data are fed, the capacitance and the bus zero sequence voltage polarity calculation, capacitance characteristics of positive and negative time curve and that each feeder segment points, and then point to determine secondary the fault feeder section through capacitance characteristics of positive and negative time curve mutation, and secondary fault section location. Therefore, the section location of secondary grounding fault is realized, which is of great engineering significance for the post line patrol line.

【技术实现步骤摘要】
小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法和系统
本专利技术涉及配电网线路保护领域，是小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法及系统。
技术介绍
近年来，利用暂态量分析法实现单相接地故障识别已成为有效方案之一。然而配电网实际运行中易发生间歇性高阻单相接地故障，当线路发生间歇性高阻单相接地故障时，由于具有瞬时性的特点，暂态电气量微弱、且稳态量延时判据不满足，造成选线开关不动作，不能切除故障线路，使配电网长期处于相间过电压运行状态。当有恶劣雨雪天气或线路绝缘劣化时，同母线段其他馈出线将有继发性单相接地故障：①当不同线路的不同相别(如线路L1的A相与线路L2的B相叫异名相)发生继发性接地故障时，也即两相短路接地故障，由于故障电流幅值大，配电网保护可有效切除故障。②当不同线路同名相(如线路L1的A相与线路L2的A相叫同名相)发生继发性单相接地故障时，继发性故障过程淹没在第一次故障检测中，检测难度大，特别是在馈线多分段系统中，分段断路器自切合闸后，后加速保护由于故障的间歇性不会动作；又或者分段断路器自切合闸后，后加速保护由于界外扰动导致误闭锁，从而扩大停电区间。文献《基于负荷变化趋势的继发性故障预警及调整[J]》提出了基于负荷变化趋势对电力系统继发性故障的预警策略，该方法主要针对输电网的继发性故障，难以应用于小电流接地系统的单相接地故障检测。文献《近似熵在配电网继发性故障检测中的应用研究[J]》提出了一种基于母线电压近似熵的继发性故障检测方法，但该方法依赖于三相电压确定继发性故障的时刻、相别，难以应用于馈线多分段定位系统中。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位的方法和系统。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，包括通信管理与数据处理单元、用于采集母线零序电压的母线零序电压测量单元、分别设置于多条馈出线首端的馈出线首端零序电流测量单元和分布设置于馈出线上用于测量该分段点零序电流故障录波数据的馈出线分段点监测装置，所述母线零序电压测量单元、首端零序电流测量单元和馈出线分段点监测装置分别与通信管理与数据处理单元连接，还包括以下步骤：通信管理与数据处理单元通过母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压，通过首端零序电流测量单元采集各馈出线首端的零序电流；通过母线零序电压和各馈出线的首端零序电流分别进行电容极性计算及得出电容参数正负特性-时间曲线；通过正负特性-时间曲线的突变点确定出现继发性故障的馈出线；通信管理与数据处理单元总召所述故障馈出线上馈出线分段点监测装置的零序电流故障录波数据；通过母线零序电压与所述的零序电流故障录波数据进行电容极性计算，并得出各个馈出线分段点的电容参数正负特性-时间曲线，通过所述电容参数正负特性-时间曲线突变点确定出现继发性故障的馈出线分段点，进而定位继发性故障区段。因此，实现了继发性接地故障的区段定位，对事后线路巡线具有重大工程知道意义。进一步，通信管理与数据处理单元通过母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压，若检测到母线零序电压超出设定值时，母线零序电压测量单元对母线进行零序电压录波，首端零序电流测量单元分别对各馈出线首端进行零序电流录波。当检测到母线零序电压超出设定值时才启动母线零序电压测量单元和首端零序电流测量单元进行录波，在有故障发生的时候才进行录波，可以节省系统资源。进一步，当馈出线分段点监测装置检测到当前分段点的零序电流大于设定值时，馈出线分段点监测装置对该分段点进行零序电流录波。由于继发性故障发生的时间具有不确定性，馈出线分段点监测装置当监测到分段点零序电流大于设定值时即进行零序电流录波，能够保证故障的数据能被完整记录。优选地，所述零序电压录波和零序电流录波以每工频周波采样点数为128点进行采样。进一步，所述母线零序电压测量单元对母线的零序电压进行录波，所述首端零序电流测量单元对当前馈出线的零序电流进行录波，分段点监测装置对当前分段点的零序电流进行录波，通信管理与数据处理单元通过以下步骤计算馈出线首端或分段点的电容参数正负特性-时间曲线：步骤1，对零序电压录波数据和零序电流录波数据进行采样；步骤2，通过窗函数截取需要零序电压、零序电流的离散采样数据；步骤3，测量零序电压、零序电流的精确频率测量值；修正离散采样数据得出窗函数截断的离散采样序列值；步骤4，通过DFT变换公式计算出采样零序电流和采样零序电压；步骤5，通过采样零序电流和采样零序电压计算对地电容参数C0(k)；步骤6，根据C0(k)绘制对地电容参数正负特性曲线图ploy(C0，t)。对所述母线零序电压、馈出线首端零序电流、分段点零序电流进行录波并根据录波数据计算得出馈出线首端或分段点的电容参数正负特性-时间曲线，为判断出现继发性故障的馈出线、出现继发性故障的时刻和具体的继发性故障区段提供了判断基础。具体地，步骤2包括，窗函数的长度为2N，N大于等于每工频周波采样点数M；步骤3包括，采用修改截断的离散采样序列长度和窗函数截断的离散采样序列值；步骤4包括，将步骤3所述求得的代替原N应用于加矩形窗的DFT变换公式：式中：x(n)为采样序列；Xr为采样值实部；Xi为采样值虚部。利用公式(1)可求得I0(k)＝Xr(I0)+Xi(I0)，U0(k)＝Xr(U0)+Xi(U0)；步骤5包括，对步骤4中求得的采样零序电流I0(k)以及与采样零序电压U0(k)依据式(2)滑窗计算2个工频周波内的对地电容参数C0(k)：进一步，通过判断对地电容参数正负特性曲线图中C0(k)的斜率判断该断对地电容参数正负特性曲线图的突变点，判断出现继发性故障的馈出线、出现继发性故障的时刻T和具体的继发性故障区段。优选地，利用故障时刻T截取所述零序电流录波数据。小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位系统，包括通信管理与数据处理单元、用于采集母线零序电压的母线零序电压测量单元、分别设置于多条馈出线首端的馈出线首端零序电流测量单元和分布设置于馈出线上用于测量该分段点零序电流故障录波数据的馈出线分段点监测装置，所述母线零序电压测量单元、首端零序电流测量单元和馈出线分段点监测装置分别与通信管理与数据处理单元连接；所述母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压发送到通信管理与数据处理单元，首端零序电流测量单元采集各馈出线首端的零序电流发送到通信管理与数据处理单元，通信管理与数据处理单元根据母线零序电压和首端的零序电流确定出现继发性故障的馈出线，通信管理与数据处理单元总召所述故障馈出线上馈出线分段点监测装置的零序电流故障录波数据，根据各分段点的零序电流故障录波数据和母线零序电压确定出现继发性故障的馈出线分段点，进而定位继发性故障区段。进一步，所述母线零序电压测量单元和首端零序电流测量单元通过同轴电缆与通信管理与数据处理单元连接。通过同轴电缆可以将数字量实时传输至通信管理与数据处理单元，确保数据的实时性。进一步，所述馈出线分段点监测装置通过光纤或3G通信通道与通信管理与数据处理单元连接。可以完整、及时地把零序电流故障波形传送至通信管理与数据处理单元。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法和系统，通过母线零序电压测量单元测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：包括通信管理与数据处理单元、用于采集母线零序电压的母线零序电压测量单元、分别设置于多条馈出线首端的馈出线首端零序电流测量单元和分布设置于馈出线上用于测量该分段点零序电流故障录波数据的馈出线分段点监测装置，所述母线零序电压测量单元、首端零序电流测量单元和馈出线分段点监测装置分别与通信管理与数据处理单元连接，还包括以下步骤：通信管理与数据处理单元通过母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压，通过首端零序电流测量单元采集各馈出线首端的零序电流；通过母线零序电压和各馈出线的首端零序电流分别进行电容极性计算及得出电容参数正负特性‑时间曲线；通过正负特性‑时间曲线的突变点确定出现继发性故障的馈出线；通信管理与数据处理单元总召所述故障馈出线上馈出线分段点监测装置的零序电流故障录波数据；通过母线零序电压与所述的零序电流故障录波数据进行电容极性计算，并得出各个馈出线分段点的电容参数正负特性‑时间曲线，通过所述电容参数正负特性‑时间曲线突变点确定出现继发性故障的馈出线分段点，进而定位继发性故障区段。

【技术特征摘要】
1.小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：包括通信管理与数据处理单元、用于采集母线零序电压的母线零序电压测量单元、分别设置于多条馈出线首端的馈出线首端零序电流测量单元和分布设置于馈出线上用于测量该分段点零序电流故障录波数据的馈出线分段点监测装置，所述母线零序电压测量单元、首端零序电流测量单元和馈出线分段点监测装置分别与通信管理与数据处理单元连接，还包括以下步骤：通信管理与数据处理单元通过母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压，通过首端零序电流测量单元采集各馈出线首端的零序电流；通过母线零序电压和各馈出线的首端零序电流分别进行电容极性计算及得出电容参数正负特性-时间曲线；通过正负特性-时间曲线的突变点确定出现继发性故障的馈出线；通信管理与数据处理单元总召所述故障馈出线上馈出线分段点监测装置的零序电流故障录波数据；通过母线零序电压与所述的零序电流故障录波数据进行电容极性计算，并得出各个馈出线分段点的电容参数正负特性-时间曲线，通过所述电容参数正负特性-时间曲线突变点确定出现继发性故障的馈出线分段点，进而定位继发性故障区段。2.根据权利要求1所述的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：通信管理与数据处理单元通过母线零序电压测量单元实时采集母线零序电压，若检测到母线零序电压超出设定值时，母线零序电压测量单元对母线进行零序电压录波，首端零序电流测量单元分别对各馈出线首端进行零序电流录波。3.根据权利要求1或2所述的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：当馈出线分段点监测装置检测到当前分段点的零序电流大于设定值时，馈出线分段点监测装置对该分段点进行零序电流录波。4.根据权利要求2所述的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：所述零序电压录波和零序电流录波以每工频周波采样点数M为128点进行采样。5.根据权利要求1所述的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于：所述母线零序电压测量单元对母线的零序电压进行录波，所述首端零序电流测量单元对当前馈出线的零序电流进行录波，分段点监测装置对当前分段点的零序电流进行录波，通信管理与数据处理单元通过以下步骤计算馈出线首端或分段点的电容参数正负特性-时间曲线：步骤1，对零序电压录波数据和零序电流录波数据进行采样；步骤2，通过窗函数截取需要的零序电压、零序电流的离散采样数据；步骤3，测量零序电压、零序电流的精确频率测量值f；修正离散采样数据得出窗函数截断的离散采样序列值；步骤4，通过DFT变换公式计算出采样零序电流和采样零序电压；步骤5，通过采样零序电流和采样零序电压计算对地电容参数C0(k)；步骤6，根据C0(k)；绘制对地电容参数正负特性曲线图ploy(C0，t)。6.根据权利要求5所述的小电流接地系统继发性单相接地故障区段定位方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维，刘健，陈勇，张志华，谭卫斌，郭上华，
申请(专利权)人：珠海许继电气有限公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44