基于相电流突变量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了基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及系统，属于配电网单相接地故障定位技术领域；解决了现有配电网单相接地故障定位技术存在的需要采集多个电气量、且无法同时适用于中性点不接地以及中性点经消弧线圈接地系统的问题；包括如下步骤：给定零序电流突变定值、相电流突变定值及比值定值；实时测量三相电流和零序电流，当零序电流突变量大于零序电流突变定值时，判断系统发生单相接地故障，然后计算接地故障前后的相电流突变量波形，计算三相电流突变量有效值，并进行排序；计算突变量有效值的比值，并根据比值与比值定值的大小关系，判断发生单相接地故障的线路及相别；本发明专利技术应用于配网线路单相接地故障定位。故障定位。故障定位。

【技术实现步骤摘要】
基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及系统


[0001]本专利技术提供了一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及系统，属于配电网单相接地故障定位


技术介绍

[0002]当前配电网为提高供电可靠性，大多采用中性点不接地以及中性点经消弧线圈接地方式，属于小电流接地系统。发生单相接地故障后，故障特征不明显，难以快速准确完成故障定位，进而无法实现故障隔离与故障精准抢修，容易引起配电网事故扩大。
[0003]一般地，配电网单相接地故障定位从三个方向入手：选线、选相及选段。
[0004]当前自动选线的方法有：基于稳态特征的零序电流幅值比较法、零序电流极性比较法、群体比幅比相法、外施信号法等几种方法以及基于暂态特征的首半波法以及暂态零序功率法等；当前选相的主要方法是：根据中性点接地方式以及消弧线圈补偿状态，选择发生单相接地故障后相电压最高相的超前或者滞后相为故障相；此外还有公开号为CN111983510A的专利申请基于相电压和电流突变量的单相接地故障选相方法及系统。而接地故障选段一般通过选线或者选线结合馈线自动化逻辑实现。此外还有公开号为CN106646139A的专利申请通过三相电流幅值测量分析实现单相接地故障定位。
[0005]对于当前自动选线的方法：基于稳态特征的零序电流幅值比较法、零序电流极性比较法、群体比幅比相法的缺点为只适用于中性点不接地系统；而基于稳态特征的外施信号法对于高阻及间歇性故障的识别率低；基于暂态特征的首半波法以及暂态零序功率法适用于两种接地系统，尤其后者为目前产品的主流技术，但是其缺点在于：
①
算法实现需要同时采集线路零序电流及零序电压，而一部分柱上断路器及大部分故障指示器无法采集；
②
过渡过程时间非常短，难以保证选线的可靠性，对装置的采样及计算性能要求较高。
[0006]对于当前的常规选相方法，其缺点在于其结果的正确性容易受到三相参数不对称以及高阻或低阻接地的影响。而基于相电压和电流突变量的单相接地故障选相方法及系统（CN111983510A），相电压在实际中难以测得，算法对互感器配置及准确度要求较高。
[0007]上述方法存在的共同缺点在于：
①
选线及选相方法无法共用，需要集成多套算法来实现单相接地故障定位，增加了算法复杂度，降低了可靠性；
②
需要装置采集线路的包括零序电流、零序电压、相电压等多个电气量，对装置电气量采集要求高。
[0008]而通过三相电流幅值分析的单相接地故障定位方法（CN106646139A），其缺点在于只通过相电流变化作为发生单相接地故障的判据，容易受到线路负荷突变影响导致误判。同时其将“若存在其中一相的电流幅值变化量大于另外两相的电流幅值变化量”作为故障相判据，只适用于消弧线圈过补偿接地系统，不适用于中性点不接地以及消弧线圈欠补偿接地系统。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了解决现有配电网单相接地故障定位技术存在的需要采集多个电气量、
且无法同时适用于中性点不接地以及中性点经消弧线圈接地系统的问题，提出了一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及系统。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法，包括如下步骤：第一步：给定零序电流突变定值I0、相电流突变定值I1及比值定值k0；第二步：实时测量系统中每条线路的三相电流i
k
和零序电流i0，当任意一条线路的零序电流突变量ΔI0大于零序电流突变定值I0时，判断系统发生单相接地故障，然后计算发生单相接地故障前后的相电流突变量波形Δi
k
(t)，其中k表示A、B、C相；第三步：根据三相电流突变量波形Δi
k
(t)，计算三相电流突变量有效值ΔI
k
；第四步：将三相电流突变量有效值进行排序，设ΔI1≥ΔI2≥ΔI3，其中ΔI1表示实际测量的线路上A、B、C三相中任一相的电流突变量有效值中的最大值；第五步：当ΔI1＞I1时，计算比值：k2=ΔI2/ΔI1，k3=ΔI3/ΔI1，则k2≥k3；第六步：根据k2、k3与k0的大小关系，判断发生单相接地故障的线路及对应相别，并生成单相接地选线告警信号。
[0011]所述第六步中根据k2、k3与k0的大小关系，判断发生单相接地故障的线路及对应相别的具体判断过程如下：若k3>k0，则本线路未发生接地故障；若k3≤k0且k2>k0，则本线路ΔI3对应相发生单相接地故障；若k3≤k2≤k0，则本线路ΔI1对应相发生单相接地故障。
[0012]所述第二步中的系统为中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统。
[0013]所述第二步中通过在系统每条线路上设置的多个配电终端来采集线路的三相电流。
[0014]所述系统上还设置有配电自动化主站，所述配电自动化主站根据线路上所有配电终端所上传的单相接地选线告警信号完成单相接地故障选段工作。
[0015]所述配电自动化主站根据线路上某开关处配电终端上报单相接地选线告警信号，以及上述开关的下游开关处配电终端单相接地选线告警信号未动作，完成单相接地故障选段。
[0016]所述配电终端具体采用站所终端DTU、馈线终端FTU或者配电线路故障指示器。
[0017]基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位系统，包括设置在中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统上的配电自动化主站，在中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统的所有线路上分别设置有多个配电终端，所述配电终端内部集成有基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法的计算机程序，并生成单相接地选线告警信号，所述配电终端将单相接地选线告警信号上传至配电自动化主站，所述配电自动化主站根据线路上所有配电终端所上传的单相接地选线告警信号完成单相接地故障选段。
[0018]所述配电终端具体采用站所终端DTU、馈线终端FTU或者配电线路故障指示器。
[0019]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提出的基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法，不需要采集零序电压、相电压等多个电气量，只需要采集三相电流，即可同时实现配电线路单相接地故障选线（选段）及选相功能，同时适用于中性点不接地以及中性点经消弧线圈接地系统，且对于三相线路参数不对称具有一定的鲁棒性。此
外本专利技术解决了此前基于三相电流幅值分析的单相接地故障定位方法（CN106646139A）容易受到线路负荷突变影响导致误判，以及不适用于中性点不接地以及消弧线圈欠补偿接地系统的问题。本专利技术简单方便，适用面广，易于在现有绝大多数类型的配电自动化终端中集成，大大提升配电线路单相接地故障识别的普及性、快速性和可靠性。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术方法的流程图；图2为基于本专利技术方法的单相接地故障选段实现的示意图；图3为本专利技术采用的考虑三相线路参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：给定零序电流突变定值I0、相电流突变定值I1及比值定值k0；第二步：实时测量系统中每条线路的三相电流i
k
和零序电流i0，当任意一条线路的零序电流突变量ΔI0大于零序电流突变定值I0时，判断系统发生单相接地故障，然后计算发生单相接地故障前后的相电流突变量波形Δi
k
(t)，其中k表示A、B、C相；第三步：根据三相电流突变量波形Δi
k
(t)，计算三相电流突变量有效值ΔI
k
；第四步：将三相电流突变量有效值进行排序，设ΔI1≥ΔI2≥ΔI3，其中ΔI1表示实际测量的线路上A、B、C三相中任一相的电流突变量有效值中的最大值；第五步：当ΔI1＞I1时，计算比值：k2=ΔI2/ΔI1，k3=ΔI3/ΔI1，则k2≥k3；第六步：根据k2、k3与k0的大小关系，判断发生单相接地故障的线路及对应相别，并生成单相接地选线告警信号。2.根据权利要求1所述的基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于：所述第六步中根据k2、k3与k0的大小关系，判断发生单相接地故障的线路及对应相别的具体判断过程如下：若k3>k0，则本线路未发生接地故障；若k3≤k0且k2>k0，则本线路ΔI3对应相发生单相接地故障；若k3≤k2≤k0，则本线路ΔI1对应相发生单相接地故障。3.根据权利要求2所述的基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法，其特征在于：所述第二步中的系统为中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，王伟，胡帆，陈昱同，白鹭，赵俊平，杨冬冬，徐玉东，高乐，郑志宏，白雪婷，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：