一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法技术

一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，属于电力系统故障测距技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，记录暂态信号；步骤b，得到故障线路首端到故障点的KVL微分方程；步骤c，建立超定方程组；步骤d，得到故障线路线路参数总值；步骤e，判断故障线路是否包括多段；步骤f，逐段计算其中前n段线路的线路参数；步骤g，得到故障线路前n段线路参数的累加值；步骤h，判断故障线路前n段线路参数的累加值是否大于线路参数总值；步骤i，计算得到故障点的位置。在本基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法中，利用故障线路首端和末端暂态信号计算故障距离，缩短故障线路的停电时间，减小了故障巡线工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法
一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，属于电力系统故障测距

技术介绍
配电线路故障是造成用户停电的主要原因，为了快速排除故障，提高供电的可靠性，需要对故障进行快速定位。目前常用的小电流接地故障定位通常为人工巡检的方式，发生故障后选线装置或区段定位装置动作输出故障线路或故障区段，但对于较长的分段线路中，区段内故障巡检工作量仍然比较大，而且往往故障巡检工作量和难度增加的速度要大于线路长度增加的速度，给出巡检的指导范围之后，工作量会大大减小。因此配电线路的故障测距对故障快速排除具有重要的意义，但由于配电线路复杂，测距的难度大，因此在实际工程中关于小电流接地故障测距的研究相对较少，需要进一步完善。目前国内外在小电流接地故障测距方面的研究主要是利用行波理论进行故障测距的行波法，但是这种方法对线路本身参数的依赖程度小，但由于配电网络结构复杂，分支多，因此行波本身的获取和故障信息的挖掘难度很大，而且行波装置需要具备高速、高频的采样功能，相对输电线路来说距离很短的配电线路设备投资过大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用故障线路首端和末端暂态信号计算故障距离，缩短故障线路的停电时间，减小了故障巡线工作量的基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤a，在配电线路的首端和末端分别设置检测装置，当配电线路中小电流发生接地故障后，配电线路的首端检测装置和末端检测装置分别记录暂态信号，同时末端检测装置将记录的暂态信号上传至首端检测装置；步骤b，首端检测装置以末端检测装置上传的暂态零模信号代替故障点暂态信号，得到故障线路首端到故障点的KVL微分方程；步骤c，建立以故障线路参数为未知量的超定方程组；步骤d，利用最小二乘法计算步骤c中的超定方程组，得到故障线路首端到故障点的线路参数总值：故障线路首端至故障点的线路电阻总值R、故障线路首端至故障点的线路电感总值L和故障线路首端至故障点的线路电容总值C；步骤e，判断故障线路是否包括多段，如果故障线路为多段线路，执行步骤f，如果故障线路为单段线路，执行步骤i；步骤f，对故障线路的每一段进行标记，并逐段计算其中前n段线路的线路参数：前n段线路的电阻Rk、电感Lk和电容Ck；步骤g，自故障电路首端依次累加每一段的线路参数，得到故障线路前n段线路参数的累加值：前n段的电阻值之和前n段的电感值和前n段的电容值步骤h，判断步骤g中得到的故障线路前n段线路参数累加值中前n段的电阻值之和前n段的电感值和前n段的电容值分别与步骤d中所得到的故障线路首端至故障点的线路电阻总值R、故障线路首端至故障点的线路电感总值L和故障线路首端至故障点的线路电容总值C的大小关系，如果参数分别大于参数R、L、C，执行步骤i，如果参数分别小于参数R、L、C，返回步骤g；步骤i，计算得到故障点的位置。优选的，所述的线路参数包括线路的电阻值、电容值以及电感值。优选的，在所述的步骤a中，当配电线路中小电流发生接地故障后，配电线路的首端检测装置检测暂态零模电压信号uM(t)和暂态零模电流信号iM(t)，末端检测装置只检测暂态电压信号uN(t)。优选的，在所述的步骤g中，当故障线路为单段线路时，通过如下公式计算故障点的位置：LenL＝L/L’；LenR＝R/R’；LenL＝C/C’；当故障线路为单段线路时，通过如下公式计算故障点的位置：其中：R表示故障线路首端至故障点的线路电阻总值，L表示故障线路首端至故障点的线路电感总值，C表示故障线路首端至故障点的线路电容总值，R’表示配电线路单位长度的电阻值，L’表示配电线路单位长度的电感值，C’表示配电线路单位长度的电容值，LenL表示以电感值计算得到的故障点距离，LenR表示以电阻值计算得到的故障点距离，LenC表示以电容值计算得到的故障点距离，Len1…Lenm表示混合线路故障点前各完整拓扑段的长度，rn、ln、cn分别表示故障点所在拓扑段的单位长度的电阻、电感和电容，表示前m拓扑段的电阻、电感和电容之和，且m＝n-1。优选的，步骤b中所述的KVL微分方程为：其中：UM(t)表示首端暂态零模电压信号(记为)、iM(t)表示首端暂态零模电流信号(记为)，UN(t)表示末端暂态零模电压信号，R表示故障线路首端至故障点的线路电阻总值，L表示故障线路首端至故障点的线路电感总值，C表示故障线路首端至故障点的线路电容总值。优选的，步骤c中所述的超定方程组，其具体表达式如下：其中：UM(t)表示首端暂态零模电压信号(记为)、iM(t)表示首端暂态零模电流信号(记为)，UN(t)表示末端暂态零模电压信号，R表示故障线路首端至故障点的线路电阻总值，L表示故障线路首端至故障点的线路电感总值，C表示故障线路首端至故障点的线路电容总值，t1、t2、……tn分别表示相应时刻。优选的，在所述的步骤d中，最小二乘法具体计算公式如下：系数矩阵A、未知量矩阵x以及常数矩阵为b的表达式分别为：步骤1004中的超定方程组变为：Ax＝b计算公式为：ATAx＝ATb。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1、在本基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法中，利用故障线路首端和末端暂态信号计算故障距离，缩短故障线路的停电时间，减小了故障巡线工作量。2、在本基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法中，采用故障点下游的暂态零模电压来代替故障点处的暂态零模电压，克服了线路中过渡电阻的影响，而且本技术通过等效电路的微分方程计算故障线路首端到故障点之间的线路参数，不受故障点故障类型(如间歇性弧光接地)的影响。而且基于线路参数的微分方程对任何形式的激励信号均成立，不受制于某一确定频率的信号。3、在本基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法中，采用故障后的模分量暂态信号，信号幅值大，测量方便，不易受测量误差的干扰，灵敏度高。基本消除了基于稳态信号进行测距时故障信号微弱以及消弧线圈作用所导致的测距结果不理想的情况，可以保证测距的可靠性。4、在本基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法中，信号采集采用传统的工频传感器即可，无需添加额外的一次设备，也无需其他一次设备进行配合，实际应用价值高。5、在进行故障点位置的计算，分别通过电阻值、电感值以及电容值计算出关于故障点位置的三个数值，因此可以得到关于故障点距离的一个范围，有效避免采用单个参数进行计算时，参数错误而导致的故障点位置判断不准确的问题。附图说明图1为基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法流程图。具体实施方式图1是本专利技术的最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤a，在配电线路的首端和末端分别设置检测装置，当配电线路中小电流发生接地故障后，配电线路的首端检测装置和末端检测装置分别记录暂态信号，同时末端检测装置将记录的暂态信号上传至首端检测装置；/n步骤b，首端检测装置以末端检测装置上传的暂态零模信号代替故障点暂态信号，得到故障线路首端到故障点的KVL微分方程；/n步骤c，建立以故障线路参数为未知量的超定方程组；/n步骤d，利用最小二乘法计算步骤c中的超定方程组，得到故障线路首端到故障点的线路参数总值：故障线路首端至故障点的线路电阻总值R、故障线路首端至故障点的线路电感总值L和故障线路首端至故障点的线路电容总值C；/n步骤e，判断故障线路是否包括多段，如果故障线路为多段线路，执行步骤f，如果故障线路为单段线路，执行步骤i；/n步骤f，对故障线路的每一段进行标记，并逐段计算其中前n段线路的线路参数：前n段线路的电阻R

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，在配电线路的首端和末端分别设置检测装置，当配电线路中小电流发生接地故障后，配电线路的首端检测装置和末端检测装置分别记录暂态信号，同时末端检测装置将记录的暂态信号上传至首端检测装置；
步骤b，首端检测装置以末端检测装置上传的暂态零模信号代替故障点暂态信号，得到故障线路首端到故障点的KVL微分方程；
步骤c，建立以故障线路参数为未知量的超定方程组；
步骤d，利用最小二乘法计算步骤c中的超定方程组，得到故障线路首端到故障点的线路参数总值：故障线路首端至故障点的线路电阻总值R、故障线路首端至故障点的线路电感总值L和故障线路首端至故障点的线路电容总值C；
步骤e，判断故障线路是否包括多段，如果故障线路为多段线路，执行步骤f，如果故障线路为单段线路，执行步骤i；
步骤f，对故障线路的每一段进行标记，并逐段计算其中前n段线路的线路参数：前n段线路的电阻Rk、电感Lk和电容Ck；
步骤g，自故障电路首端依次累加每一段的线路参数，得到故障线路前n段线路参数的累加值：前n段的电阻值之和前n段的电感值和前n段的电容值
步骤h，判断步骤g中得到的故障线路前n段线路参数累加值中前n段的电阻值之和前n段的电感值和前n段的电容值分别与步骤d中所得到的故障线路首端至故障点的线路电阻总值R、故障线路首端至故障点的线路电感总值L和故障线路首端至故障点的线路电容总值C的大小关系，如果参数分别大于参数R、L、C，执行步骤i，如果参数分别小于参数R、L、C，返回步骤g；
步骤i，计算得到故障点的位置。


2.根据权利要求1所述的基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：所述的线路参数包括线路的电阻值、电容值以及电感值。


3.根据权利要求1所述的基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：在所述的步骤a中，当配电线路中小电流发生接地故障后，配电线路的首端检测装置检测暂态零模电压信号uM(t)和暂态零模电流信号iM(t)，末端检测装置只检测暂态电压信号uN(t)。


4.根据权利要求1所述的基于暂态零模分量的小电流接地故障测距方法，其特征在于：在所述的步骤g中，当故障线路为单段线路时，通过如下公式计算故障点的位置：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丙垠，陈恒，孙中玉，
申请(专利权)人：山东科汇电力自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37