[發明專利]基于行波法和暫態主頻法的變電站電纜出線故障監測方法

有效

• 申請號: 201410602512.5
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104360227A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 鮑新;劉雙喜;何峰;王思源;劉麗萍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司濟南供電公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發明涉及一種變電站電纜出線的故障監測方法，具體地說是一種基于行波法和暫態主頻法的變電站電纜出線故障監測方法，屬于電纜故障選線技術領域。

背景技術

我國配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，這種接地方式具有供電可靠性高的優點，其單相接地故障發生率最高。當發生單相接地故障后，非故障相電壓升高為原來的1.732倍，個別情況下，接地電容電流可能引起故障點電弧飛越，瞬時出現比相電壓大4-5倍的過電壓，導致絕緣擊穿，進一步擴大成兩點或多點接地短路；故障點的電弧還會引起全系統過電壓，常常燒毀電纜甚至引起火災。因此，配電網的單相接地故障嚴重威脅這配電網的安全可靠性，為防止事故擴大，運行中希望盡快選擇出故障線路并進行處理。但是由于單相接地是通過電源繞組和輸電線路而對地分布電容形成的短路回路，故障點的接地電流很小，單相接地故障選線和故障定位問題長期以來沒有得到很好地解決。

為了找出故障點，過去采用的是人工拉路的選線方法，受各種因素的影響，這種方法找出故障線路需要很長時間，降低了供電的質量，使得供電單位與用戶的經濟效益受到了影響。而且電網容易受到開關斷開和閉合的沖擊，會導致操作過電壓和諧振過電壓，開關的反復動作同樣使得其使用壽命降低。隨著無人值守變電站的增多和綜合自動化水平的提高，一是某些時候集控中心工作人員發現和處理接地信號的時間較長，尤其是晚上出現的故障信號，會出現帶故障長時間運行的情況；二是逐條拉路選線需要遠方遙控操作，加大了設備的負擔。

當前實際工作中，配電網普遍采用暫態零序電流法進行選線，利用故障線路的暫態零模電流初始行波的極性與非故障線路的極性相反這一原理判斷故障線路，該方法具有可靠性高的優點。但是實際運行中模量行波的獲取增加了現場應用的困難。獲取零模電流行波需要現場配備合適的零序電流互感器，而僅為了故障選線增加零序電流互感器不經濟并且利用零模選線的方法無法實現選相。若不使用零序互感器，線模電流行波獲取是通過兩相電流互感器，接線復雜且容易出錯，這樣使故障選線更加困難。

快速準確地故障選線一方面有利于提高供電可靠性，提高供電部門和用戶的經濟效益，另一方面有利于維護用電設備，因此，迫切需要一種有效的變電站電纜出線故障監測方法。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于行波法和暫態主頻法的變電站電纜出線故障監測方法，其能夠解決當前小電流接地系統選線困難的問題，有效實現變電站電纜出線及其配電線路的故障選線。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：基于行波法和暫態主頻法的變電站電纜出線故障監測方法，其特征是，包括以下步驟：

建立變電站電纜出線故障仿真模型：根據變電站電纜出線及配網模型建立變電站電纜出線故障仿真模型，所述變電站電纜出線故障仿真模型包括變壓器，在變壓器的出線側連接有三條出線線路，每條出線線路中均包含電纜線路和架空線路，所述電纜線路一端與變壓器相連，另一端與架空線路一端相連，架空線路的另一端懸空，在每條出線線路中均設置有仿真線路故障；

獲取訓練樣本：分別對變電站電纜出線故障仿真模型中各條出線線路設置不同故障距離、不同過渡電阻以及不同故障初相角進行仿真，提取各條出線線路的電流初始行波和暫態信號；根據電流初始行波零模分量的幅值、極性以及暫態主頻的幅值、相位，得到訓練樣本；

BP神經網絡訓練：利用訓練樣本對BP神經網絡模型進行訓練；

確定故障線路：在變電站的每條出線線路中設置零序電流互感器，通過零序電流互感器獲取各條出線線路的電流初始行波和暫態信號，將電流初始行波和暫態信號輸入訓練好的BP神經網絡進行選取故障線路。

上述方法中，所述故障路線的選取過程包括以下步驟：

獲取電流初始行波零模分量的模極大值及極性：利用零序電流互感器獲取各條線路的零模電流，通過小波分析方法提取初始行波波頭的模極大值和極性；

提取暫態主頻幅值和相位：利用零序電流互感器獲取零模電流暫態波形，通過FFT算法得到各條線路暫態主頻的幅值和相位；

通過神經網絡進行故障選線：將提取出的初始電流行波的模極大值、極性和暫態主頻的幅值、極性輸入訓練好的BP神經網絡,確定故障線路。

上述方法中，采用ATP仿真軟件進行建立變電站電纜出線仿真模型。

上述方法中，所述出線線路采用三芯結構，電纜線路的金屬屏蔽層雙端直接接地的方式，并且架空線路的末端懸空。

上述方法中，每條出線線路中設置的線路故障與其它兩條出線線路設置的線路故障不同。