基于暂态信号的配电网单相接地故障定位方法技术

本发明专利技术涉及一种探测电缆、传输线或网络中的故障的方法，特别是一种基于暂态信号的配电网单相接地故障定位方法，首先根据检测点暂态电流的流向确定较大范围的故障区段，然后进一步根据相邻两检测点之间的零模电流波形相似性确定最终的故障区段。所述的电流波形相似性计算处理分别采用了一般的相关系数计算和最大相关系数计算方法。本发明专利技术所述技术方案为一种被动选线方式，定位成功率和效率高，不受不稳定电弧和间歇性电弧影响，无需附加高压一次设备，或需要其它一次设备动作配合，具有较高的安全性；且无需停电安装检测，所需安装空间也小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种探测电缆、传输线或网络中的故障的方法，特别是一种。
技术介绍
单相接地是配电网的首要故障形式，占到故障总数的80%左右，如考虑发生频率更高、易被忽略的瞬时性接地故障，其所占的比例就更高。中压配电网发生故障时，需要进行的确定故障线路(故障选线)、确定故障位置(故障定位)，故障区段的自动隔离(自适应跳 闸)，目的是切除故障，避免停电或减少停电次数与停电时间，提高供电可靠性。配电网故障定位分为故障测距和故障区段定位。测距方法按原理大致可分为阻抗法、注入法和行波法；按测量端可分为单端法、双端法和多端法；按在线与否可分为在线测距法和离线测距法。阻抗法由故障时刻测量到的电压和电流量计算出故障回路的阻抗，因为线路长度与阻抗成正比，便可求出故障距离。然而在多分支多的配电系统中，难以准确分辨真、伪故障点。注入法是通过故障后向存在故障的系统注入某种信号定位具体的故障点，主要有端口故障诊断法、加信传递函数法和S注入法等。S注入法是利用故障时暂且闲置的电压互感器注入电流信号，在故障线路中寻找注入信号的路径进行选线和定位。行波法是目前在输电线路上使用情况较好的测距方法，主要利用三相行波幅值和相位的信息确定故障相，通过测量电压、电流行波在故障点及母线之间的传播时间确定输电线路的故障距离。但由于配电网结构复杂、分支多，现有的配电网测距方法都具有一定局限性，不能较好的应用于配电网的精确故障定位。小电流接地故障定位是以沿线路安装的专用故障指示器或DOA系统终端为基础，利用故障产生的电压电流信息或其它设备附加的电流信息，人工或系统自动确定故障位于哪两个指示器或终端之间的区段。从技术本身来看，对于不接地系统利用工频零序电流的幅值和流向(极性)关系也可实现故障定位。目前有个别故障指示器采用了该原理。但由于经消弧线圈接地的方式越来越普遍，特别是实施DOA的配电网绝大多数都为经消弧线圈接地方式，这就严重限制了该原理的应用特别是在DOA系统的应用。目前小电流接地故障定位技术主要是利用一次设备动作产生较大的工频附加电流，或者向系统中注入特定电流信号的主动式定位方法。然而，主动式定位技术在DOA系统中还未见到应用报道，其应用目前主要集中在故障指示器中，定位成功率取决于附加电流信号的幅值及其与工频的特征差异，受不稳定电弧和间歇性电弧影响严重，不能检测瞬时性接地故障；需附加高压一次设备，或需要其它一次设备动作配合的方法，对系统形成较大的安全隐患。如由于故障等原因，投入的电阻不能及时切除将被烧毁。增加了故障点的故障电流，最大可达数十安培，尽管增加电流的时间较短，但也背离了减小故障电流以利于自动熄弧的初衷，加大了故障点的破坏程度，特别是对于电缆故障可能引发两相短路等更为严重的故障，对一次系统也有一定程度的影响；另外，调整或附加一次设备的方法必须停电安装，且变电站内所需的安装空间大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种定位准确率高、成功率高、不受电弧影响、安全性高，可不停电安装检测的。本专利技术的目的是通过以下途径来实现的，其要点在于，包括如下步骤 提供一种数据采集单元，其采集设定区域电网中各个检测点的暂态零序电流i0(t)和零序电压U。(t)；提供一种数据计算处理单元，其接收数据采集单元所采集的各个检测点的暂态零序电流io⑴和零序电压Utl⑴，并计算每个检测点暂态电流的方向系数D "I rD =如果D>0，则暂态电流流向线路，故障点位于检测点上游方向；如果D〈0，则暂态电流流向母线，故障点位于检测点下游方向；选择最末一个D〈0检测点和首个D>0检测点之间的区段为预处理故障区段，标记该预处理故障区段，并进行存储；所标记的预处理故障区段中，数据采集单元进一步采集所有检测点的暂态零模电流；数据计算处理单元计算相邻每两检测点之间暂态零模电流的相关系数P N ^im(n)i02(n)P 二 I广1 N其中，I01和Itl2分别为相邻两个检测点的暂态零模电流； λΣ^1200Σ/ο22( ) Vn=ln=l jη为采样序列，采样起始点η=1为故障发生时刻；N为零模电流信号的数据长度；设定相关系数阀值为Θ，如果P > Θ，说明该相邻两检测点之间的区段的两侧暂态零模电流波形相似，该区段为非故障区段；若P〈 Θ，说明该相邻两检测点之间的区段的两侧暂态零模电流波形不相似，该区段为故障区段，标记故障区段并进行存储。本专利技术首先根据检测点暂态电流的流向确定较大范围的故障区段，然后进一步根据相邻两检测点之间的零模电流波形相似性确定最终的故障区段。这是一种被动选线方式，由于经过两次梯度筛选，其定位精度极高，能够达到接地电阻1000欧以下精度，且定位成功率和效率高，不受不稳定电弧和间歇性电弧影响，无需附加高压一次设备，或需要其它一次设备动作配合，具有较高的安全性；且无需停电安装检测，所需安装空间也小。所述的相邻两检测点之间的零模电流波形相似性原理具体如下相关系数P反应了两个固定波形‘(η)和‘(η)的相似程度。两个个信号一致(相等)时，P取得最大值I ;两个信号完全无关时，P为O。对于故障点前非故障区段两侧FTU检测到的暂态零模电流，相似程度高，相关系数趋近于I ;对于故障区段两侧FTU检测到的暂态零模电流，波形差异较大，相关系数接近O。接地线路中某一区段两侧FTU所检测到的暂态零模电流的相关系数P，可以用来判断该区段是否是故障区段如果Ρ>θ ( Θ为阈值，取值在O. 5到O. 8之间)，说明该区段两侧暂态零模电流波形相似，该区段为非故障区段；若Ρ〈θ，说明该区段两侧暂态零模电流波形不相似，该区段为故障区段。具体应用中，首先比较出线口处与第I个FTU检测到的暂态零模电流，若Ρ〈θ则确定为故障区段，若Ρ>θ，则为非故障区段；继续比较第I个和第2个FTU所检测的暂态零模电流，如此类推，直至找到故障区段为止。本专利技术还可以通过以下途径来实现，其要点在于，包括如下步骤提供一种数据采集单元，其采集设定区域电网中各个检测点的暂态零序电流i0(t)和零序电压U。(t)；提供一种数据计算处理单元，其接收数据采集单元所采集的各个检测点的暂态零序电流io⑴和零序电压Utl⑴，并计算每个检测点暂态电流的方向系数D 权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤 提供一种数据采集单元，其采集设定区域电网中各个检测点的暂态零序电流ic)(t)和零序电压Uci (t)； 提供一种数据计算处理单元，其接收数据采集单元所采集的各个检测点的暂态零序电流ic)(t)和零序电压U(l(t)，并计算每个检测点暂态电流的方向系数D :2.，其特征在于，包括如下步骤 提供一种数据采集单元，其采集设定区域电网中各个检测点的暂态零序电流idt)和零序电压Uci (t)； 提供一种数据计算处理单元，其接收数据采集单元所采集的各个检测点的暂态零序电流idt)和零序电压U(l(t)，并计算每个检测点暂态电流的方向系数D :3.根据权利要求I或2所述的，其特征在于，数据采集单元的采样频率在8kHz以上，采样长度为四分之一周期。全文摘要本专利技术涉及一种探测电缆、传输线或网络中的故障的方法，特别是一种，首先根据检测点暂态电流的流向确定较大范围的故障区段，然后进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于暂态信号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：提供一种数据采集单元，其采集设定区域电网中各个检测点的暂态零序电流i0(t)和零序电压u0(t)；提供一种数据计算处理单元，其接收数据采集单元所采集的各个检测点的暂态零序电流i0(t)和零序电压u0(t)，并计算每个检测点暂态电流的方向系数D：D=1T∫0Ti0(t)du0(t)如果D>0，则暂态电流流向线路，故障点位于检测点上游方向；如果D0检测点之间的区段为预处理故障区段，标记该预处理故障区段，并进行存储；所标记的预处理故障区段中，数据采集单元进一步采集所有检测点的暂态零模电流；数据计算处理单元计算相邻每两检测点之间暂态零模电流的相关系数ρ：其中，i01和i02分别为相邻两个检测点的暂态零模电流；n为采样序列，采样起始点n=1为故障发生时刻；N为零模电流信号的数据长度；设定相关系数阀值为θ，如果ρ>θ，说明该相邻两检测点之间的区段的两侧暂态零模电流波形相似，该区段为非故障区段；若ρ<θ，说明该相邻两检测点之间的区段的两侧暂态零模电流波形不相似，该区段为故障区段，标记故障区段并进行存储。FDA00002479766400012.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李天友，李伟新，江仰鉴，彭伟，彭晖，吴靖，林月庆，
申请(专利权)人：福建省电力有限公司，国家电网公司，福建省电力有限公司厦门电业局，
类型：发明
国别省市：