[發明專利]基于零序暫態分析小電流接地系統故障定位系統及方法

有效

• 申請號: 201610277941.9
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105759179B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 黃新宇;鄒家義;徐立憲
• 申請（專利權）人: 四川瑞霆電力科技有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發明公開了基于零序暫態分析小電流接地系統故障定位系統及方法，所述系統包括雙線圈線路故障指示器、數據集中器及后臺管理平臺，雙線圈線路故障指示器通過ZigBee通訊鏈路與數據集中器相連接，數據集中器通過通信網絡與后臺管理平臺相連接；在每一相線上皆設置有雙線圈線路故障指示器，且同一監測點處的三相線路上的雙線圈線路故障指示器的時鐘同步；方法包括數據集中器和雙線圈線路故障指示器進行數據握手通訊；進行數據集中器與雙線圈線路故障指示器的時鐘同步處理；利用時鐘同步技術、微功耗無線通訊技術、零序暫態分析技術完成配網網路各個分支節點的零序電流合成、零序暫態波形錄取、并送至后臺管理平臺進行故障點的分析和判斷。

技術領域

本發明涉及電力系統智能化技術領域，具體的說，是基于零序暫態分析小電流接地系統故障定位系統及方法。

背景技術

電力系統是由發電、變電、輸電、配電、供電、用電等設備和技術組成的將一次能源轉換為電能的統一整體。電能由發電廠發出后，通過各級變電所經高壓輸電網送到電力用戶側，然后經配電網供給用戶。一般來說，110kV以上電壓等級網絡屬于輸電網，6～66kV電壓等級屬于配電網。配電網是電力系統的重要組成部分，在電力系統的各個環節中作為末端直接與用戶相聯系。電力系統中性點是指星形連接的變壓器或發電機的中性點。電力系統中性點是否接地及如何接地是涉及到絕緣水平、通信干擾、接地保護方式、電壓等級、系統接線和系統穩定等多個方面的綜合問題。中壓配電網通常采用中性點不直接接地方式，其中性點接地方式主要有四種，即中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式、中性點經高阻接地方式、中性點經小電阻接地方式。

我國電力系統的6～66kV配電網多屬于小電流接地系統，一般采用中性點不接地或者中性點經消弧線圈接地的工作方式，因其發生接地故障時，流過接地點的電流小，又稱中性點非有效接地系統。接地故障是指由于導體與地連接或對地絕緣電阻變的小于規定值而引起的故障。

根據電力系統運行部門的故障統計，由于外界因素（如雷擊、大風、鳥類等）的影響，配電網單相接地故障是配電網故障中最常見的，發生率最高，占整個電氣短路故障的80%以上。當發生單相接地故障時，由于不能構成低阻抗的短路回路，接地電流很小，故稱為小電流接地系統。它的優點在于發生單相接地故障時多數情況下可以自動熄弧并恢復絕緣。當線路發生永久性單相金屬接地故障后，三相系統的線電壓仍然是對稱的，大小與相位并不變化，但系統的接地相對地電容被短接，對地電壓都變為零。為防止另一相在接地而引起兩相短路甚至三相電路，因而必須限制一定時間內排除單相故障。

長期以來，國內外電力領域的專家學者對小電流接地系統單相接地故障問題進行了大量的研究。發生單相接地故障時，以往采用的檢測原理大多是基于故障時產生的穩態信號。但是由于穩態信號比較微弱，受外界因素及運行方式影響大，致使在實際的工程應用中難以提取有效地故障信號。而且，配電網絡故障復雜多變，如系統中性點補償度、各出線長度、故障點位置、過渡電阻大小、短路點電弧的發展等，這些條件的組合，使得在一種故障情況下工作良好的裝置，在另一種情況下可能失效。因此，小電流接地系統單相接地保護看似簡單易行但實踐證明是非常復雜的，這也是一些國家不采用中性點非有效接地方式的主要原因之一。但畢竟小電流接地系統有著得天獨厚的優越性，并在我國及其它國家被廣泛應用，準確找準故障線路成為當務之急。

目前國內對于小電流接地系統單相接地故障的判斷主要有以下幾種方法：

1.針對電纜為主的配網線路，采用電纜終端加裝零序互感器采集零序電流，根據接地故障時產生的零序電流幅值作為判斷依據；

2.針對架空線路，一般采用加裝線路故障指示器，由線路故障指示器是否翻牌來判斷故障發生的區間；

3.采用人工檢測方法，發生單相接地后將線路拆分為幾段，采用二分法查找故障點；

4.零序穩態分析法：包括五次諧波發、零序有功分量發、首半波法、小波法等。

但現有技術不可避免的會存在如下缺陷：