一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位方法及系统，包括若干条待定位线路，若干条待定位线路的输入端分别与三相母线输出端连接，若干条待定位线路的输出端均依次电连接三相电压互感器和三个高压开关；还包括与三个高压开关均电连接的可控电源以及分散设置在若干条待定位线路上、且均位于三个高压开关之后的若干故障指示器。通过可控电源为三相母线注入频率广且幅值可调的电流，注入过程利用扫频法，注入电流可以根据不同的电网架构参数设定，并从中选取最优注入特征电流，依据故障指示器回传的三相母线各相中针对最优注入特征电流产生的实时特征电流值精确定位出故障区域，相比现有的定位方式，准确率更高。

A fault location method and system for single-phase grounding in distribution network based on sweep frequency injection

【技术实现步骤摘要】
一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位方法及系统
本专利技术属于三相中性点不接地系统配电网线路的单相接地故障定位领域，尤其涉及一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位方法及系统。
技术介绍
国内外中压配电网广泛采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式，相对于高压输电网络，中压配电网发生故障的概率高，其中单相接地故障频发。由于单相故障接地时，非故障相对地电压升高，过电压可能导致接地故障转化为相间短路故障，严重危害系统绝缘和设备安全，造成跳闸和供电中断。为了系统安全运行,需要在单相接地故障后迅速确定故障线路及故障点位置，以便进一步采取故障处理措施。目前对单相接地故障定位方法主要分为主动式定位方法与被动式定位方法两类。被动式故障定位方法主要是利用故障本身所产生的电压及电流信号的特征来进行定位计算。但是，由于这种信号易受干扰，导致此种方法定位结果不够准确。主动式故障定位方法主要利用交流信号注入法，该方法主要是利用信号注入装置通过母线电压互感器向系统注入特定频率的交流电流信号，通过探测故障线路上该信号的位置分布来实现故障定位。但是，这种方法存在着注入信号受电压互感器容量限制和分布电容对注入信号的分流的影响，对于不同参数分布的配电网线路架构而言，利用该方法容易导致故障定位失败。综上所述，进一步提高对三相中性点不接地系统配电网线路的单相接地故障的定位准确性是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统和方法，以提高三相中性点不接地系统配电网线路的单相接地故障的定位准确性。第一方面，本专利技术提供的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，包括若干条待定位线路，所述若干条待定位线路的输入端分别与配电网三相母线输出端连接，所述若干条待定位线路的输出端均依次电连接三相电压互感器和三个高压开关。还包括与所述三相电压互感器和三个高压开关均电连接的集中处理器，以及与所述三个高压开关均电连接的可控电源，所述可控电源的另一端接地。还包括分散设置在所述若干条待定位线路上、且均位于所述三个高压开关之后的若干故障指示器；所有的故障指示器均与所述集中处理器通信连接。优选的，上述基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统中，所述可控电源为级联H桥。优选的，上述基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统中，靠近所述可控电源的接地端处设置有与所述集中处理器电连接的返回电流检测装置。优选的，上述基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统中，所述集中处理器包括依次电连接的三相母线对地实时电压接收模块、单相故障判断模块、可控电源接入故障相控制模块、扫频注入命令发送模块、实时特征电流接收模块和单相接地故障定位模块；其中，所述三相母线对地实时电压接收模块与所述三相电压互感器电连接，所述可控电源接入故障相控制模块和所述高压开关电连接，所述扫频注入命令发送模块与所述可控电源电连接，所述实时特征电流接收模块与所述故障指示器通信连接。优选的，上述基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统中，所述故障指示器包括特征电流发送模块，所述特征电流发送模块与所述实时特征电流接收模块通信连接。结合第一方面，本专利技术的第二方面提供了一种基于扫频注入定位配电网单相接地故障的方法，应用于集中处理器中，该方法包括，接收三相电压互感器发送的配电网三相母线对地实时电压；根据所述述三相母线对地电压判断是否出现单相故障，如果是，继续判断故障相；控制与所述故障相对应的高压开关闭合，使得可控电源接入所述故障相；发送故障点定位命令至所述可控电源，以使其利用扫频法向故障相注入频率和幅值可调的电压或电流，且使得在所述故障相故障点的上游的线路上产生所述特征电流；接收故障相上每个故障指示器发送的实时特征电流组，所述每组实时特征电流均包括与三相母线同一位置对应的三个特征电流，所述实时特征电流均携带有对应的故障指示测器的位置信息；确定三个特征电流的幅值不相等的实时特征电流组所对应的故障指示器中，距离三相母线的输出端最远的故障指示器之后的位置为故障位置。优选的，还包括实时检测可控电源的接地电流。优选的，所诉发送故障点定位命令至所述可控电源，以使其利用扫频法向故障相注入频率和幅值可调的电压或电流，且使得在所述故障相故障点的上游的线路上产生所述特征电流具体是指：确定所述注入频率的初始频率值、频率步长和终止频率值；确定初始电流/电压幅值、电流/电压步长和终止电流/电压幅值；可控电源按频率步长，从初始频率值改变输出频率至终止频率值，完成一次扫频，按电流/电压步长，从初始电流/电压幅值改变输出电流/电压幅值至终止电流/电压幅值，重复进行扫频；直到集中处理器确定出故障点位置或者达到终止电流/电压幅值为止结束扫频注入过程，以使得在所述故障相故障点的上游线路上产生所述特征电流。优选的，所述注入频率fcom的满足以下范围区间：其中，R为故障点接地电阻值，C0为正常运行系统单相线路对地电容值，ω为电源角频率，为接地故障相上的电压幅值，为中性点对地电压幅值；所述注入电流幅值范围小于或等于所述接地电流的二十分之一。优选的，所述注入电流为直流或交流电流。本专利技术采用主动式定位方式定位单相接地故障。通过可控电源为三相母线中注入电流，可控电源注入电流，具有频率广，幅值可调，而且可以实现电压或电流输出的优点。注入过程利用扫频法，注入电流可以根据不同的电网架构参数设定范围，并从中选取最优注入特征电流，依据故障指示器回传的三相母线各相中针对最优注入特征电流产生的实时特征电流值精确定位出故障区域，相比现有的定位方式，准确率更高。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统的结构示意图；图2为图1中特征电压注入电路的结构示意图；图3为图1中集中处理器的结构示意图；其中1-集中处理器，101-三相母线对地实时电压接收模块，102-单相故障判断模块，103-可控电源接入故障相控制模块，104-扫频注入命令发送模块，105-实时特征电流接收模块，106-单相接地故障定位模块，2-三相电压互感器，3-高压开关，4-可控电源，5-故障指示器，501-特征电流发送模块，6-返回电流检测装置。具体实施方式本专利技术提供一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统和方法，以提高三相中性点不接地系统配电网线路的单相接地故障的定位准确性。以下以实施例的方式进行说明。本专利技术提供的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，包括若干条待定位线路，所述若干条待定位线路的输入端分别与配电网三相母线输出端连接。所述若干条待定位线路的输出端均依次电连接三相电压互感器和三个高压开关。还包括与所述三相电压互感器和三个高压开关均电连接的集中处理器，以及与所述三个高压开关均电连接的可控电源，所述可控电源的另一端接地。还包括分散设置在所述若干条待定位线路上、且均位于所述三个高压开关之后的若干故障指示器；所有的故障指示器均与所述集中处理器通信连接。本专利技术提供的定位系统，三相母线连接的待定位线路可以为多条，本专利技术对线路条数不做限定。实施中，只需将母线分成若干分支，分别将各条待定位线路接入此若干分支，使得所有的待定位线路均接入三相母线中。请参考图1，该图示出了本专利技术实施例提供的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统的结构。该实施例以三相母本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，包括若干条待定位线路，所述若干条待定位线路的输入端分别与配电网三相母线输出端连接，所述若干条待定位线路的输出端均依次电连接三相电压互感器(2)和三个高压开关(3)；还包括与所述三相电压互感器(2)和三个高压开关(3)均电连接的集中处理器(1)，以及与所述三个高压开关(3)均电连接的可控电源(4)，所述可控电源(4)的另一端接地；还包括分散设置在所述若干条待定位线路上、且均位于所述三个高压开关(3)之后的若干故障指示器(5)；所有的故障指示器均与所述集中处理器(1)通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，包括若干条待定位线路，所述若干条待定位线路的输入端分别与配电网三相母线输出端连接，所述若干条待定位线路的输出端均依次电连接三相电压互感器(2)和三个高压开关(3)；还包括与所述三相电压互感器(2)和三个高压开关(3)均电连接的集中处理器(1)，以及与所述三个高压开关(3)均电连接的可控电源(4)，所述可控电源(4)的另一端接地；还包括分散设置在所述若干条待定位线路上、且均位于所述三个高压开关(3)之后的若干故障指示器(5)；所有的故障指示器均与所述集中处理器(1)通信连接。2.根据权利要求1所述的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，所述可控电源(4)为级联H桥。3.根据权利要求1所述的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，靠近所述可控电源(4)的接地端处设置有与所述集中处理器(1)电连接的返回电流检测装置(6)。4.根据权利要求1所述的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，所述集中处理器包括依次电连接的三相母线对地实时电压接收模块(101)、单相故障判断模块(102)、可控电源接入故障相控制模块(103)、扫频注入命令发送模块)(104)、实时特征电流接收模块(105)和单相接地故障定位模块(106)；其中，所述三相母线对地实时电压接收模块(101)与所述三相电压互感器(2)电连接，所述可控电源接入故障相控制模块(103)和所述高压开关(3)电连接，所述扫频注入命令发送模块(104)与所述可控电源(4)电连接，所述实时特征电流接收模块(105)与所述故障指示器(5)通信连接。5.根据权利要求4所述的基于扫频注入的配电网单相接地故障定位系统，其特征在于，所述故障指示器包括特征电流发送模块(501)，所述特征电流发送模块(501)与所述实时特征电流接收模块(105)通信连接。6.一种基于扫频注入的配电网单相接地故障定位方法，应用于集中处理器中，其特征在于，包括：接收三相电压互感器发送的配电网三相母线对地实时电压；根据所述述三相母线对地电压判断是否出现单相故障，如果是，继续判断故障相；控制与所述故障相对应的高压开关闭合，使得可控电源接入...

【专利技术属性】
技术研发人员：于辉，李富云，王洪林，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53