一种电力系统配电网单相接地故障定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电力系统配电网单相接地故障定位系统。它包括脉冲信号发生器，脉冲信号发生器设置在变电站主变中性点与大地之间，在每条出线分叉支路初始端则设有电流传感器；在变电站还安装主站，电流传感器与主站通讯。该方法通过在变电站内相应位置安装基于晶闸管的短路电流发生器，通过控制晶闸管瞬时导通以产生短路电流注入故障线路，安装于每条出线分叉支路初始端的传感器针对该短路电流进行检测，检测到短路电流的各传感器通过通讯将自身状态信息告知位于变电站内的主机，主机根据计算出的故障阻抗并结合检测到短路电流的传感器位置进而判定单相接地故障所发生的位置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力系统配电网单相接地故障定位系统。
技术介绍
电力系统供电中断将导致生产停电，生活混乱，甚至危机人身安全，保证安全 可靠性供电是电力系统运行的基本要求。随着经济的发展和人民生活水平的提高，用户 对供电可靠性和安全性提出了更高的要求。随着电力市场的进一步开放，供电质量将受 到更为严格的约束和监管，直接与电力部门的经济效益和运营资格挂钩。无论是电力用 户还是供电公司，都 有提高供电可靠性的自身需求。影响供电可靠性的主要因素是停电 时间和停电次数，而电力系统供电中断大多由故障引起。据统计，电力用户遭受的停电 事故95%以上是由配电网引起的(扣除发电不足因素)，其中大部分是故障原因。因 此，准确地测定配电网故障位置，对于及时隔离并修复故障，提高供电可靠性具有十分 重要的意义。根据测量时线路是否带电，国内配电网单相接地故障定位技术可分为在线和离 线两种方式。当前离线定位法多用于电缆故障定位，而在线定位法多用于架空线路的故 障定位。鉴于我国配电网广泛采用的中性点非有效接地运行方式，发生单相接地故障后 允许系统故障状态下继续运行1 2个小时，使得在线定位法必然成为未来国内配网自动 化的重要组成部分。在具体实施方式上，国内配电网单相接地故障定位方法可分为利用多个线路终 端(Feeder Terminal Unit，简称FTU)或故障指示器(Fault Passage Indicator，简称FPI)的故障区段定位法和直接利用线路出口处测量到的电气量信息计算故障距离的故障测距 法。前者用于交通便利、自动化水平较高的城区配电网完成快速故障隔离；后者用于供 电距离较长、不易巡检的乡镇配电网或铁路自闭/贯通系统完成故障点查找。故障区段定位法零序电流法利用线路零序电流的幅值及相位进行故障区间定位。对于谐振接 地系统，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路零序电流的变化特征不明显，幅值和相位 判据失效。相应理论可见“伊贵业等，用在线监测器的配电网故障定位法.清华大学学 报,2000，40 (7) 35 — 38.”针对零序电流法无法适用的谐振接地系统，出现了零序电流增量法。该方法对 谐振系统故障后的稳态零序电流增量进行分解，根据分解后的电流增量的相位定位故障 区段，配合FTU (FeederTerminalUnit)进行定位。相应理论可见“王政等，配合FTU 的小电流系统单相接地故障定位方法.电力自动化设备，2003，23 (2) 21 — 26.”。零序功率方向法是通过检测零序功率的有功分量或无功分量进行故障定位。对 于中性点不接地系统，检测沿线无功功率的方向即可判断故障区段；对于谐振接地系 统，利用零序有功分量判断故障区段。由于有功分量较小，不易检测，且受电流互感器 不平衡电流的影响，可靠性低。相应理论可见“杨汉生等，基于零序功率的小电流选线方法.继电器，2002，30 (11) 30 — 32.”。相关法是一种通过判断相邻FTU检测到的暂态零模电流相关性确定故障区段的 故障定位方法。该方法对所应用系统的通讯网络有一定要求，适用于馈线自动化系统或 安装有具备通讯功能FPI (Fault Passage Indicator)的配电系统。相应理论可见“马士 聪等，检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法.电力系统自动化，2008，32(7) 48 — 52.”。中电阻法是对稳态零序电流法的一种成功改进。由于谐振接地系统的稳态故障 电流无法用于故障检测，需要在中性点投入中电阻产生足够大的零序电流，通过比较沿 线FTU检测到的零序电流幅值判断故障区段。该方法需要改动变电所的中性点接地方 式，造成其应用局限，同时方法中使用的中电阻设计困难，投入较大，带来了一定的成 本问题。“S注入法”是利用故障时暂时“闲置”的接地相电压互感器相系统注入一个 特 殊信号电流，通过对该信号进行寻迹来事先故障选线和定位。在实际工程应用中可以在 线路节点和分支点安装信号探测器，通过检测信号的路径来定位故障区段，也可以通过 手持探测器沿线巡检，信号消失的点即为故障点。该方法注入信号强度受PT容量闲置， 对于高阻接地故障检测效果不好。相应理论可见“桑在中等，小电流接地系统单相接地 故障选线测距和定位的新技术.电网技术，1997，21 (10) 50 — 52.”。故障测距法“S注入法”除用于故障区段判断外，也可以用于故障测距。通过检测注入信号 的电压电流，计算变电站至故障点的故障阻抗，以故障距离与故障阻抗成正比为判据计 算故障点位置。该方法灵敏度受注入信号强度影响，至今还没有在现场投入使用。相关 理论可见“王新超，桑在中.基于“S注入法”的一种故障定位新方法.继电器，2001， 29 (7) 9 11.”微分方程法是通过列写线路的暂态微分方程，利用测量的暂态电压、电流信 号求取测量端至故障点间线路电感实现故障测距，又称之为暂态阻抗法。该方法不受 中性点运行方式影响，克服了稳态法中故障信号微弱难以用于定位的缺点，灵敏度大 为提高。但由于所使用的模型没有考虑线路的分布电容，测距误差大，不能满足实用 化需求。相关理论可见“ LEHTONEN M, HAKOLAT. Neutral earthing and power system protection. Vaasa, Finland: ABB Transmit Oy Publication, 1996.”根据行波理论，线路上的任何扰动，其电气量均以行波的形式向系统的其它部 分传播，因此在理论上可以利用测量到的暂态行波信号实现各种类型的故障测距。相关 理论可见“于盛楠，杨以涵，鲍海.基于C型行波法的配电网故障定位的实用研究.继电 器，2007，35 (10) 1 4.”参数识别法是在系统结构已知的前提下，建立其等效数学模型，通过带入线路 首端检测到的电气量信号求取模型内各元件参数，从而实现故障测距。相关理论可见“康小宁，索南加乐.基于参数识别的单端电气量频域法故障测距原理.中国电极工程学 报，2005，25 (2) 22 27.”综上所述，现有的各种配电网故障区段定位技术仅能定位故障区段，除非使用 手持式探测器进行沿线巡检，否则无法准确发现故障位置。这显然无法满足配电自动化对单相接地故障实现自动定位的要求。而故障测距技术虽然具有投资少的优点，但是对 于配电网这种多支路线路，该方法不能确定哪条支路发生故障，从而无法做到准确的故 障定位。因此至今为止，如何在多支路配电网中实现准确的故障定位一直是一个难以解 决的问题。
技术实现思路
本技术针对配电网单相接地故障定位难的问题，提出了一种全新的电力系 统配电网单相接地故障定位系统。该方法是在配电网发生单相接地故障时，将配电网的 中性点非有效接地运行方式在很短的一个时间内临时改变成中性点有效接地运行方式， 从而在改变中性点运行方式的这短暂时间内产生一个大的故障电流流入故障接地点。安 装于配电网不同位置处的电流传感器能够感应到这种大的故障电流，并可将是否感应到 该大故障电流的结果通过通讯告知主站。主站能够根据各电流传感器传送来的上述信息 勾画出故障的位置。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种电力系统配电网单相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统配电网单相接地故障定位系统，其特征是，它包括脉冲信号发生器，脉冲信号发生器设置在变电站主变中性点与大地之间，在每条出线分叉支路初始端则设有电流传感器；在变电站还安装主站，电流传感器与主站通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾善杰，朱珂，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：实用新型
国别省市：88