基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法技术

本发明专利技术公开了一种基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，包括以下步骤：以配电网中现有智能终端为载体，选取对等式网络通信原理；依据实时中性点电压控制断路器，转换接地方式；根据故障时系统各馈线上零序电流分布计算非故障区段上相邻终端电流幅值降落阈值；以计算的电流幅值降落阈值为限，选出故障区段；若选出的故障区段主保护环上断路器均正常动作，则故障顺利完成隔离；反之，则主保护环拒动，后备保护环上断路器启动后备保护。本发明专利技术可以快速定位到故障区段，不受过渡电阻大小、中性点接地电阻大小以及故障位置的影响，适用于各类系统中发生单相接地故障时的故障定位，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法


[0001]本专利技术涉及配电网故障检测领域，特别涉及一种基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法。

技术介绍

[0002]配电网作为传输电的最后环节，其稳定供电对于生产和生活用电质量的提高意义重大。在电力系统中，近80％左右的故障是单相接地故障，若未及时进行处理，很有可能扩大故障范围，因此及时处理此类故障显得尤为重要。为了实现对此类故障的快速、准确反映并进行处理，国内外已经有大量相关文献，当前的配电网自动化系统中处理故障定位时大多采用集中处理方式，即将检测信号通过通信设备传送到配电主站，经过配电主站的数据处理后完成故障定位。此种方式可以全面分析整个电网上传的信息，计算出全局最优的结果，但耗时往往较长，且高阻接地故障发生时还有很大的技术瓶颈。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种算法简单、快速有效的基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法。
[0004]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：以配电网中现有智能终端为载体，选取对等式网络通信原理；
[0006]步骤二：依据实时中性点电压控制断路器，转换接地方式；
[0007]步骤三：根据故障时系统各馈线上零序电流分布计算非故障区段上相邻终端电流幅值降落阈值；
[0008]步骤四：以步骤三中计算的电流幅值降落阈值为限，选出故障区段；
[0009]步骤五：若步骤四中选出的故障区段主保护环上断路器均正常动作，则故障顺利完成隔离；反之，则主保护环拒动，后备保护环上断路器启动后备保护。
[0010]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤一中，选取对等式通信原理具体包括：选取通信网络的通信架构、通信方式、通信协议：
[0011]通信架构方面，分布式智能终端之间以光纤或者5G作为通信介质，利用工业交互机组成以太网；
[0012]通信方式上，选择全双工通信方式，通信的双方同时发送和接收消息，满足对信息同时性的要求；
[0013]终端间的通信协议采用IEC61850的自协议GOOSE协议，GOOSE协议采用发布者/订阅者通信结构，此通信结构支持多个通信节点之间的对等直接通信，可由一个或多个数据源向多个接收者发送数据。
[0014]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤二具体步骤为：
[0015](2
‑
1)首先计算正常运行时中性点不接地系统的不对称电压U
00
与中性点经消弧线圈接地系统中中性点的不对称电压U
NL0
；
[0016](2
‑
2)采集中性点处实时电压U并与不对称电压相比较；若U≥U
00
或U≥U
NL0
，则切换不接地方式或经消弧线圈接地方式为经电阻接地方式；反之，则保持原接地方式。
[0017]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤(2
‑
1)中，对于中性点不接地系统，当配电网存在线路或负荷三相电容不对称情况时，不对称度u
00
：
[0018][0019]式中U
ph
为馈线相电压，C
A
、C
B
、C
C
分别为A、B、C相的对地电容值，a为单位向量，由此计算出不对称电压U
00
[0020][0021]对于经消弧线圈接地系统，中性点电压偏移的计算考虑中性点设备造成的电压放大作用：
[0022][0023]其中p为消弧线圈的脱谐度，d为电网的阻尼率。
[0024]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤三具体步骤为：
[0025](3
‑
1)以故障点为分界点，将故障区域靠近电源侧部分划分为故障上游区域，将故障区域靠近负荷侧部分划分为故障下游区域；
[0026](3
‑
2)故障点稳态零序电流幅值最大，由故障点处向两侧延伸，由于区段线路对地电容的分流作用，流过线路的容性零序电流随着各个区段电容的分流作用，其幅值逐渐呈阶梯状减小，并计算出理论上的正常区段两侧测量点幅值降落设定阈值；
[0027]由此推导出了故障点上下游相邻测量点间零序电流的幅值降落分布特征，提出了基于对等式通信实现以零序电流作为故障特征，依据测量点之间零序电流幅值降落是否超过设定阈值，进行故障区段定位的保护算法。
[0028]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤四中，判断区段是否发生故障的步骤如下：
[0029](4
‑
1)忽略线路阻抗而只计入对地电容对零序电流分布的影响；零序电流从故障点分别向母线与末端负载方向流动，通过上下游对地电容和中性点接地线路流回故障点，形成上游回路与下游回路，在不同的系统中计算故障时系统中零序电流分布；
[0030](4
‑
2)计算故障点同侧的零序电流幅值降落特征：对于相邻的同侧测量点，两者的幅值降落等于流过两测量点间区段对地电容的电流值；
[0031](4
‑
3)计算故障点异侧的零序电流幅值降落特征：对于异侧的测量点，两者幅值降落则等于在零序等效网络中，流过从两测量点延伸直至末端的所有对地电容电流和之差；
[0032](4
‑
4)若某相邻的两检测点之间的区段线路发生了单相接地故障，即两个检测点
分处于故障点上、下游，则两个检测点经过对等式通信后得到的幅值降落因其他正常运行的并联馈线的对地电容电流叠加效而远大于同侧相邻测量点的幅值降落Δi
max
，即|i
i
‑
i
j
|≥ΔI
max
+δ，其中i、j为两个相邻测量点，i
i
、i
j
分别为测量点i、j的对地电容电流，δ为一个极小值；反之，相应区段线路没有发生接地故障。
[0033]上述基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，所述步骤五具体操作为：
[0034](5
‑
1)发生单相接地故障时，故障两侧检测点的幅值降落越限，从而判定故障位置，发出控制信号断开故障所在区段两侧的断路器；并在检验到断路器均成功闭合的信号后，闭合馈线之间联络开关，对故障下游负荷进行转供；
[0035](5
‑
2)若处于故障所在区段两侧的断路器其中一个或者两个均拒动，则表明主差动保护环内开关拒动，后备差分保护环内处于相应游终端的开关跳开。
[0036]本专利技术的有益效果在于：
[0037]1、本专利技术采用灵活切换接地方式，当检测到中性点电压幅值超过正常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：以配电网中现有智能终端为载体，选取对等式网络通信原理；步骤二：依据实时中性点电压控制断路器，转换接地方式；步骤三：根据故障时系统各馈线上零序电流分布计算非故障区段上相邻终端电流幅值降落阈值；步骤四：以步骤三中计算的电流幅值降落阈值为限，选出故障区段；步骤五：若步骤四中选出的故障区段主保护环上断路器均正常动作，则故障顺利完成隔离；反之，则主保护环拒动，后备保护环上断路器启动后备保护。2.根据权利要求1所述的基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述步骤一中，选取对等式通信原理具体包括：选取通信网络的通信架构、通信方式、通信协议：通信架构方面，分布式智能终端之间以光纤或者5G作为通信介质，利用工业交互机组成以太网；通信方式上，选择全双工通信方式，通信的双方同时发送和接收消息，满足对信息同时性的要求；终端间的通信协议采用IEC61850的自协议GOOSE协议，GOOSE协议采用发布者/订阅者通信结构，此通信结构支持多个通信节点之间的对等直接通信，可由一个或多个数据源向多个接收者发送数据。3.权利要求1所述的基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述步骤二具体步骤为：(2
‑
1)首先计算正常运行时中性点不接地系统的不对称电压U
00
与中性点经消弧线圈接地系统中中性点的不对称电压U
NL0
；(2
‑
2)采集中性点处实时电压U并与不对称电压相比较；若U≥U
00
或U≥U
NL0
，则切换不接地方式或经消弧线圈接地方式为经电阻接地方式；反之，则保持原接地方式。4.根据权利要求3所述的基于对等式通信的中性点接地配电网分布式故障自愈方法，其特征在于，所述步骤(2
‑
1)中，对于中性点不接地系统，当配电网存在线路或负荷三相电容不对称情况时，不对称度u
00
：式中U
ph
为馈线相电压，C
A
、C
B
、C
C
分别为A、B、C相的对地电容值，a为单位向量，由此计算出不对称电压U
00
：U
00
＝u
00
(％)
×
U
ph
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑
2)对于经消弧线圈接地系统，中性点电压偏移的计算考虑中性点设备造成的电压放大作用：
其中p为消弧线圈的脱谐度，d为电网的阻尼率。5.根据权利要求1所述的基于对等式通信的中性点接地配电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春，黄俊贤，刘升鹏，曹一家，施星宇，阳汉琨，王炜宇，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：