[發明專利]一種電力系統配電網單相接地故障定位系統及其方法

有效

• 申請號: 201010205220.X
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101846718A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 賈善杰;朱珂
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R19/25
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種電力系統配電網單相接地故障定位系統及其方法。

背景技術

電力系統供電中斷將導致生產停電，生活混亂，甚至危機人身安全，保證安全可靠性供電是電力系統運行的基本要求。隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，用戶對供電可靠性和安全性提出了更高的要求。隨著電力市場的進一步開放，供電質量將受到更為嚴格的約束和監管，直接與電力部門的經濟效益和運營資格掛鉤。無論是電力用戶還是供電公司，都有提高供電可靠性的自身需求。影響供電可靠性的主要因素是停電時間和停電次數，而電力系統供電中斷大多由故障引起。據統計，電力用戶遭受的停電事故95%以上是由配電網引起的（扣除發電不足因素），其中大部分是故障原因。因此，準確地測定配電網故障位置，對于及時隔離并修復故障，提高供電可靠性具有十分重要的意義。

根據測量時線路是否帶電，國內配電網單相接地故障定位技術可分為在線和離線兩種方式。當前離線定位法多用于電纜故障定位，而在線定位法多用于架空線路的故障定位。鑒于我國配電網廣泛采用的中性點非有效接地運行方式，發生單相接地故障后允許系統故障狀態下繼續運行1～2個小時，使得在線定位法必然成為未來國內配網自動化的重要組成部分。

在具體實施方式上，國內配電網單相接地故障定位方法可分為利用多個線路終端（FeederTerminalUnit，簡稱FTU）或故障指示器（FaultPassageIndicator，簡稱FPI）的故障區段定位法和直接利用線路出口處測量到的電氣量信息計算故障距離的故障測距法。前者用于交通便利、自動化水平較高的城區配電網完成快速故障隔離；后者用于供電距離較長、不易巡檢的鄉鎮配電網或鐵路自閉/貫通系統完成故障點查找。

故障區段定位法

零序電流法利用線路零序電流的幅值及相位進行故障區間定位。對于諧振接地系統，由于消弧線圈的補償作用，故障線路零序電流的變化特征不明顯，幅值和相位判據失效。相應理論可見“伊貴業等，用在線監測器的配電網故障定位法.清華大學學報,2000，40（7）：35－38.”

針對零序電流法無法適用的諧振接地系統，出現了零序電流增量法。該方法對諧振系統故障后的穩態零序電流增量進行分解，根據分解后的電流增量的相位定位故障區段，配合FTU（FeederTerminalUnit）進行定位。相應理論可見“王政等，配合FTU的小電流系統單相接地故障定位方法.電力自動化設備，2003，23（2）：21－26.”。

零序功率方向法是通過檢測零序功率的有功分量或無功分量進行故障定位。對于中性點不接地系統，檢測沿線無功功率的方向即可判斷故障區段；對于諧振接地系統，利用零序有功分量判斷故障區段。由于有功分量較小，不易檢測，且受電流互感器不平衡電流的影響，可靠性低。相應理論可見“楊漢生等，基于零序功率的小電流選線方法.繼電器，2002，30（11）：30－32.”。

相關法是一種通過判斷相鄰FTU檢測到的暫態零模電流相關性確定故障區段的故障定位方法。該方法對所應用系統的通訊網絡有一定要求，適用于饋線自動化系統或安裝有具備通訊功能FPI（FaultPassageIndicator）的配電系統。相應理論可見“馬士聰等，檢測暫態零模電流相關性的小電流接地故障定位方法.電力系統自動化，2008，32（7）：48－52.”。

中電阻法是對穩態零序電流法的一種成功改進。由于諧振接地系統的穩態故障電流無法用于故障檢測，需要在中性點投入中電阻產生足夠大的零序電流，通過比較沿線FTU檢測到的零序電流幅值判斷故障區段。該方法需要改動變電所的中性點接地方式，造成其應用局限，同時方法中使用的中電阻設計困難，投入較大，帶來了一定的成本問題。

“S注入法”是利用故障時暫時“閑置”的接地相電壓互感器相系統注入一個特殊信號電流，通過對該信號進行尋跡來事先故障選線和定位。在實際工程應用中可以在線路節點和分支點安裝信號探測器，通過檢測信號的路徑來定位故障區段，也可以通過手持探測器沿線巡檢，信號消失的點即為故障點。該方法注入信號強度受PT容量閑置，對于高阻接地故障檢測效果不好。相應理論可見“桑在中等，小電流接地系統單相接地故障選線測距和定位的新技術.電網技術，1997，21（10）：50－52.”。

故障測距法