[發明專利]基于暫態信號的配電網單相接地故障自適應故障分段方法

在審

• 申請號: 201710071732.3
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106872855A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 陳羽;徐丙垠;薛永端
• 申請（專利權）人: 山東理工大學;國網浙江省電力公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及配電自動化技術領域，具體涉及一種基于暫態信號的配電網單相接地故障自適應故障分段方法。

背景技術

我國配電網的中性點廣泛采用小電流接地(不接地或經消弧線圈接地)方式，其單相接地故障(小電流接地故障)是配電網主要的故障形式，占到故障總數的80％左右。由于存在故障量不突出(一般僅為數安培，遠小于短路電流及負荷電流)、不穩定(弧光接地或間歇性接地占相當比例)與不確定(消弧線圈補償作用使工頻電流失去基本故障特征)等問題，小電流接地故障檢測(選線與定位)技術存在較大困難，一直是困擾現場運行的難題。

單相接地故障的在線檢測方法主要分為穩態法和暫態法兩大類。

基于工頻故障信號的穩態方法由于工頻故障電流幅值小，信號不穩定等原因現場使用效果差。特別是中性點采用消弧線圈接地的配電系統，由于消弧線圈運行于過補償方式下，過補償了故障線路中的容性電流，導致工頻方法的判據失效。

基于故障暫態的暫態法利用故障瞬間產生的頻率高、幅值大、持續時間短的暫態信號，通過比較暫態電流的方向、幅值和極性選擇故障線路和故障區段，具有靈敏度高、不需要安裝額外的高壓設備等優點。

利用暫態電流極性的定位算法，在應用時需要區段兩側電流互感器(TA)的參考方向一致。而現場極易出現TA極性反接或極性不明確的情況，將導致極性結果計算錯誤而引起誤判此外，故障點下游配電線路監測設備可能因為暫態電流過小而不能啟動也會導致方法誤判。

小電流接地系統單相接地后不會造成供電中斷，對于減少故障造成的停電有著十分重要的意義。如果能夠解決小電流接地故障的檢測問題，值班人員可以及時地發現接地線路甚至是故障區段，并采取相應的處理措施，減少甚至避免接地故障帶來的不良影響，使這種接地方式繼續為供電部門保證供電可靠性發揮作用。

發明內容

為了解決上述技術問題中的不足，本發明的目的在于：提供一種基于暫態信號的配電網單相接地故障自適應故障分段方法，能夠實時校驗區段兩側電流互感器的參考方向來解決現場極性不一致問題，使用信號偏移計算方法提高暫態零模電流相似系數的準確性。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：

所述基于暫態信號的配電網單相接地故障自適應故障分段方法，包括以下步驟：

(1)主站控制饋線上的配電線路監測設備同步采集工頻電流數據，將采集到的工頻電流數據傳輸到主站后進行極性計算，并保存在主站；

(2)配電線路發生單相接地故障時，變電所終端根據零模電壓越限啟動，選擇故障線路，并將故障線路出口零模電流上報主站；

(3)配電線路監測設備根據所在檢測點零模電流的突變情況啟動，并將故障零模電流上報主站；

(4)主站接收配電監測設備數據，對故障線路各設備的零模電流數據進行暫態零模電流相似系數計算；

(5)比較故障線路上各區段相鄰配電監測設備間暫態零模電流相似系數的極性和大小，進行故障區段綜合判斷，故障區段判據為：

a、該主站控制饋線只有一個區段兩側暫態電流之間的暫態零模電流相似系數符號相反，則該區段為故障區段；

b、該主站控制饋線有多于一個區段兩側暫態電流之間的暫態零模電流相似系數符號相反，則比較這些區段的暫態零模電流相似系數絕對值的大小，最小且小于設定的門檻值的區段為故障區段；

c、該主站控制饋線無區段兩側暫態電流之間的相似系數符號相反，則比較這些區段的暫態零模電流相似系數絕對值的大小，最小且小于設定的門檻值的區段為故障區段；如果暫態零模電流相似系數均大于設定門檻，則最后一個配電監測設備下游區段為故障區段。

進一步優選，主站控制饋線的區段兩側電流互感器的極性計算：

配電線路正常運行時，通過集中式饋線自動化主站或分布式饋線自動化主控節點控制，指定區段兩側配電線路監測設備同步采集工頻電流數據，并傳輸到集中式饋線自動化主站或分布式饋線自動化主控節點后進行極性計算，計算公式如下：

式中：sgn()為符號函數；i_0,k(t)和i_0,k+1(t)為相鄰的暫態零模電流；參考節點為配電線路出口斷路器處的工頻電流方向，其方向為1。

進一步優選，暫態零模電流相似系數的計算方法為：