一种单相接地和相间短路的配网故障定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单相接地和相间短路的配网故障定位系统，故障定位系统由主站系统和分布在各线路上的监测终端组成，监测终端是由电流采集单元和汇集单元所构成，将线路中的首端线路的监测终端作为启动终端，启动终端实时监测并判断电网状态，在判断定位系统内发生单相接地或相间短路故障时，启动配网故障定位系统进行故障点定位，并公开了串、并联通信故障定位的六种方式；一方面仅启动终端启动故障判断，另一方面启动终端精准启动，降低故障判断启动次数，以降低各监测终端与主站系统的通信，大幅降低物联网卡通信费用，再以向量夹角表征值实现定性选线和故障点定位，全面解决故障定位的难题。障定位的难题。障定位的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种单相接地和相间短路的配网故障定位系统


[0001]本专利技术涉及配网故障判断、选线定位方法，更具体地是针对相间短路故障定位以及单相接地故障的选线及定位的系统。

技术介绍

[0002]架空线路暂态特征型远传故障指示器适用于6～35kV配网架空线路，具备短路、接地故障检测和负荷电流采集的功能。从早期的故障指示器到信号注入法故障指示器，再到现在暂态录波型的故障指示器，单相接故障定位准确率备受诟病，这就造成国家电网公司否定了暂态录波型的故障指示器。
[0003]故障指示器存在两大问题。
[0004]问题一：启动频繁且单相接地故障定位准确率低，故障指示器分为采集单元和汇集单元两部分。采集单元悬挂在架空线路的相线上，取电与线路中的工作电流大小相关，线路工作电流越小，取电线圈和铁芯越大取电越困难，故采集单元与汇集单元的通信只能定时通信和监测故障后通信，不能连续不间断通信。因此，采集单元实时监测线路运行状态，由于线路中工作电流的影响，只有电流突变量超过定值时，采集单元才与汇集单元通信，这样采集单元只能对一相电流检测，无法与另外两相的电流对比，所以单相高阻接地故障时，采集单元检测不到，漏报单相接地故障和故障定位；再者电流突变量定值设小了，负荷变化造成的电流突变使得采集单元频发启动；另外单相接地故障定位的定量计算存在误差，造成判断准确率低。
[0005]问题二：通信费用昂贵弃用率高，故障指示器组成系统，往往采用物联卡通信，故障指示器采集单元启动频繁，如负荷变动就会造成启动，造成通信费用很高，一张物联卡一年需要100元以上，一个县级供电公司全面安装要几十万个故障指示器物联卡，每年就要几千万元的通信费用；因此，准确率低费用高造成大面积的故障指示器被弃用。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种单相接地和相间短路的配网故障定位系统，一方面线路首端自取电功率满足连续不间断通讯，另一方面相间短路、单相接地故障信号在首端最突出；改善故障定位启动判断条件，大幅降低启动故障判断的次数，进从而大幅降低通讯费用，再以向量夹角表征值实现定性选线和故障点定位，全面解决故障定位的难题。
[0007]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0008]本专利技术单相接地和相间短路的配网故障定位系统的特点是：
[0009]所述故障定位系统由主站系统K和分布在各线路上的监测终端P组成；
[0010]所述监测终端P是由电流采集单元GJ和汇集单元HJ所构成，所述电流采集单元GJ包含电流采集模块GC，所述汇集单元HJ包含电流运算模块GY；
[0011]电流采集单元GJ与电流运算模块GY通过设置在电流采集单元GJ和汇集单元HJ中
的通信模块GS进行数据传输；所述通信模块GS为无线射频通信模块或为有线通信模块；
[0012]在各监测终端P的汇集单元HJ之间，以在各汇集单元HJ与主站系统K之间是通过设置在汇集单元HJ中的组网通信模块GT进行通信；
[0013]将变电站出线中第i条线路表征为线路L
i
，i＝1,2,
…
,w；w为变电站出线的线路总数；
[0014]在线路L
i
中，将自变电站到第一个分支点之间的线路段定义为线路L
i
的首端线路L
is
；将首端线路L
is
中的任一监测终端设置为线路L
i
中的启动终端PS
i
，线路L
i
中除启动终端PS
i
之外的其它所有监测终端均为从动终端PC
ie
，e＝2,
…
,v
i
，v
i
为线路L
i
上监测终端P的数量；
[0015]在电网正常运行中，设置系统中所有启动终端PS
i
均为连续运行，所有从动终端PC
ie
均处于睡眠状态；利用所述启动终端PS
i
实时监测并判断电网状态，在判断所述定位系统内发生潜在单相接地或相间短路故障时，启动配网故障定位系统进行故障点定位，所述故障点定位包括排除故障发生在所述故障定位系统内；
[0016]所述连续运行是指：在监测终端P中，各相电流采集单元GJ中的电流采集模块GC、汇集单元HJ中的电流运算模块GY，以及通信模块GS均为实时运行；所述汇集单元HJ中的组网通信模块GT处于待机状态；所述睡眠状态是指：在监测终端P中，仅有各相电流采集单元GJ的电流采集模块GC实时工作，通信模块GS处于待机状态，汇集单元HJ中的电流运算模块GY和组网通信模块GT均处于待机状态。
[0017]本专利技术单相接地和相间短路的配网故障定位系统的特点也在于：
[0018]由各启动终端按如下方式实时监测并判断电网状态：
[0019]以I
0k
表征由线路L
k
中的启动终端PS
k
监测获得的零序电流，k＝1,2，
…
，w；
[0020]若I
0k
≥D1，判断为所述定位系统内发生潜在单相接地故障；
[0021]以I
d
表征由线路L
j
中的启动终端PS
j
监测获得的任意两相之间的线电流；j＝1,2，
…
，w；
[0022]以I
0j
表征由线路L
j
中的启动终端PS
j
监测获得的零序电流；
[0023]以ΔI
dj
表征线电流I
d
的增量，且：ΔI
dj
＝|I
d
|
t
‑
|I
d
|
(t
‑
0.02)
；
[0024]若ΔI
dj
≥D2，且I
0j
＜δD1，判断为所述定位系统内发生潜在相间短路故障；
[0025]其中：
[0026]|I
d
|
t
为线电流I
d
在t时刻的幅值，|I
d
|
(t
‑
0.02)
为线电流I
d
的(t
‑
0.02)时刻的幅值；
[0027]D1为单相接地故障零序电流阈值，D1取值5～100mA；
[0028]D2为相间短路故障的线电流增量阈值，D2取值：20～1000mA。
[0029]本专利技术单相接地和相间短路的配网故障定位系统的特点也在于：
[0030]按方式一到方式六中任一方式或任意组合方式进行故障定位：
[0031]方式一：并行通信主站系统判断定位
[0032]首先由主站系统K依据遥调获得的所有启动终端PS
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相接地和相间短路的配网故障定位系统，其特征是：所述故障定位系统由主站系统K和分布在各线路上的监测终端P组成；所述监测终端P是由电流采集单元GJ和汇集单元HJ所构成，所述电流采集单元GJ包含电流采集模块GC，所述汇集单元HJ包含电流运算模块GY；电流采集单元GJ与电流运算模块GY通过设置在电流采集单元GJ和汇集单元HJ中的通信模块GS进行数据传输；所述通信模块GS为无线射频通信模块或为有线通信模块；在各监测终端P的汇集单元HJ之间，以在各汇集单元HJ与主站系统K之间是通过设置在汇集单元HJ中的组网通信模块GT进行通信；将变电站出线中第i条线路表征为线路L
i
，i＝1，2，
…
，w；w为变电站出线的线路总数；在线路L
i
中，将自变电站到第一个分支点之间的线路段定义为线路L
i
的首端线路L
is
；将首端线路L
is
中的任一监测终端设置为线路L
i
中的启动终端PS
i
，线路L
i
中除启动终端PS
i
之外的其它所有监测终端均为从动终端PC
ie
，e＝2，
…
，v
i
，v
i
为线路L
i
上监测终端P的数量；在电网正常运行中，设置系统中所有启动终端PS
i
均为连续运行，所有从动终端PC
ie
均处于睡眠状态；利用所述启动终端PS
i
实时监测并判断电网状态，在判断所述定位系统内发生潜在单相接地或相间短路故障时，启动配网故障定位系统进行故障点定位，所述故障点定位包括排除故障发生在所述故障定位系统内；所述连续运行是指：在监测终端P中，各相电流采集单元GJ中的电流采集模块GC、汇集单元HJ中的电流运算模块GY，以及通信模块GS均为实时运行；所述汇集单元HJ中的组网通信模块GT处于待机状态；所述睡眠状态是指：在监测终端P中，仅有各相电流采集单元GJ的电流采集模块GC实时工作，通信模块GS处于待机状态，汇集单元HJ中的电流运算模块GY和组网通信模块GT均处于待机状态。2.根据权利要求1所述的单相接地和相间短路的配网故障定位系统，其特征是：由各启动终端按如下方式实时监测并判断电网状态：以I
0k
表征由线路L
k
中的启动终端PS
k
监测获得的零序电流，k＝1，2，
…
，w；若I
0k
≥D1，判断为所述定位系统内发生潜在单相接地故障；以I
d
表征由线路L
j
中的启动终端PS
j
监测获得的任意两相之间的线电流；j＝1，2，
…
，w；以I
0j
表征由线路L
j
中的启动终端PS
j
监测获得的零序电流；以ΔI
dj
表征线电流I
d
的增量，且：ΔI
dj
＝|I
d
|
t
‑
|I
d
|
(t
‑
0.02)
；若ΔI
dj
≥D2，且I
0j
＜δD1，判断为所述定位系统内发生潜在相间短路故障；其中：|I
d
|
t
为线电流I
d
在t时刻的幅值，|I
d
|
(t
‑
0.02)
为线电流I
d
的(t
‑
0.02)时刻的幅值；D1为单相接地故障零序电流阈值，D1取值5～100mA；D2为相间短路故障的线电流增量阈值，D2取值：20～1000mA。3.根据权利要求1所述的单相接地和相间短路的配网故障定位系统，其特征是：按方式一到方式六中任一方式或任意组合方式进行故障定位：方式一：并行通信主站系统判断定位首先由主站系统K依据遥调获得的所有启动终端PS
i
的故障数据I
PSi
判断线路故障；若有线路L
g
为故障线路，则由主站系统K以并行通信的方式遥调所述故障线路L
g
上所有从动终端PC
ge
的故障数据I
PCge
，由主站系统K根据故障线路L
g
中启动终端PS
g
的故障数据I
PSg
和所有故障数据I
PCge
判断出故障线路L
g
中的故障位置，实现故障点定位；所述并行通信是指主站系统K与系统中所有监测终端P直接通信；所述故障数据是指：电网故障期间的采样值；方式二：串行通信选线主站判断定位首先由主站系统K依据遥调获得所有启动终端PS
i
的故障数据I
PSi
判断线路故障；若有线路L
g
为故障线路，则由主站系统K通过故障线路L
g
中的启动终端PS
g
以串行通信的方式遥调故障线路L
g
上所有从动终端PC
ge
的故障数据I
PCge
，由主站系统K根据故障线路L
g
中启动终端PS
g
的故障数据I
PSg
和所有故障数据I
PCge
判断故障位置，实现故障点定位；所述串行通信是指：在线路L
i
中，上下游相邻的监测终端之间相互通信，形成从启动终端PS
i
到负荷端的串行组网通信，由启动终端PS
i
与主站系统K进行通信；方式三：串行通信选线首端判断定位首先由主站系统K依据遥调获得的所有启动终端PS
i
的故障数据I
PSi
判断线路故障；若有线路L
g
为故障线路，则由主站系统K启动故障线路L
g
中的启动终端PS
g
对故障线路L
g
进行故障点定位，是由所述启动终端PS
g
以串行通信的方式遥调故障线路L
g
上所有从动终端PC
ge
的故障数据I
PCge
，并由启动终端PS
g
根据自身的故障数据I
PSg
和所有故障数据I
PCge
判断故障位置，实现故障点定位，启动终端PS
g
将定位结果传送至主站系统K；方式四：串行通信选线就地判断定位首...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安斌，
申请(专利权)人：张安斌，
类型：发明
国别省市：