[發明專利]基于斷路器合閘產生行波信號的配電網故障測距方法

在審

• 申請號: 202110031103.4
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112782532A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 史可鑒;陳剛;吳建軍;王剛;崔征;朱義東;張新宇;馬寧;王志剛;代子闊;王陽;聶宇;田野;張彬;李斌;李冠華;趙丹;徐偉力;劉文祥
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;北京丹華昊博電力科技有限公司
• 主分類號: G01R31/11
• 分類號: G01R31/11;G01R31/08
• 代理公司: 天津市尚文知識產權代理有限公司 12222
• 代理人: 徐楊陽

本發明公開了一種基于斷路器合閘時產生行波信號的配電網故障測距方法，通過配電網發生單相接地故障時，斷路器斷開后合閘試送電時產生行波信號的傳輸特性進行分析，發現斷路器合閘時刻產生的行波擾動信號可作為注入信號，再利用行波測距方法對故障點的位置估計。該行波信號特征明顯，作為單端法的測量信號具有較高的準確度。同時該方法不需要同步對時設備的投資，在常規的線路故障時的斷路器開端操作中進行測距，不受中性點接地方式的影響。能夠有效解決配電網故障定位問題，受過渡電阻的影響較小。

技術領域

本發明屬于電網故障檢測技術領域，尤其是涉及一種基于斷路器合閘產生行波信號的配電網故障測距方法。

背景技術

配電網作為我國電力系統的主要組成部分，承擔著輸送和分配電能的重要任務，是輸電環節中與用戶密切接觸的網絡，我國各個行業的正常運轉和發展與其安全穩定運行息息相關。因此，配電網的快速故障檢測和排查尤為重要。配電網的短路故障情況多為單相接地故障，但在實際工程中配電網因饋線分支多網絡結構復雜，負荷轉移操作靈活和樹線、異物隱患等因素，使得其運行環境較為復雜。此外，若設備質量水平不高，絕緣薄弱點更易因單相接地故障引發非故障相電壓升高，進而導致故障升級導致更大用戶區域的斷電，降低系統運行的可靠性。因此，對于小電流接地系統既要實現故障定位的精度，又要提高搶修人員查找故障的速度。發生永久性故障時如果不盡快查找并切除故障，引發大面積停電進而影響廣大用戶的生產和生活勞動，不可避免會造成重大的經濟損失。

我國目前較為成熟的測距技術根據原理不同主要可以分為兩大類：一是阻抗法，二是行波法。且這兩種方法都已廣泛應用于輸電網當中，技術成熟，而配電網實現故障測距的難點主要體現在以下三個方面：線路復雜，終端設備多，配置GPS對時設備投資較大；配網線路較短，測距精度要求高；線路型號眾多，參數不準確，阻抗法測距有一定難度。而行波測距法因為受故障點過渡電阻影響較小、對線路參數準確度要求不高等優點得到越來越廣泛的應用。利用故障產生的行波測距方法包括單端法、雙端法及利用線模零模波速差測距的方法。單端法利用行波在故障點的多次反射進行測距，所需裝置較少，且不需要同步對時。但實際配電線路中,線路上眾多的阻抗不連續點都會產生反射,使測量到的行波波形十分復雜,識別難度較大。雙端法只檢測第一個到達的行波波頭，克服了配電網多分枝線路上行波復雜的折反射問題。但要求所有裝置同步對時，且每一個分支線路末端都要安裝檢測裝置，成本較高。利用故障信號測距方法的一個共同問題是，如果在電壓接近過零點時發生故障，則故障產生的行波信號微弱，易造成較大測距誤差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種基于斷路器合閘時產生行波信號的配電網故障測距方法，該方法適用于我國目前所有配電網的中性點接地方式，并且單端測距方法不需要同步對時設備，節約設備成本同時又減少誤差。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于斷路器合閘時產生行波信號的配電網故障測距方法，包括如下步驟：

第一步，位于線路上的檢測裝置實時測量電壓、電流、波形發生突變的時刻、波形變化極性、線路開關開閉狀態數據，當檢測到發生單相接地故障后，對跳開線路進行重合閘，并開始記錄電壓，如果故障依舊存在，則發生永久性單相接地故障，根據故障區段定位方法確定故障區段；

第二步，根據斷路器重合閘后記錄的電流波形計算電壓、電流行波零模分量波頭的到達時刻之差；斷路器合閘的信號發射給線路上的檢測裝置，當斷路器斷口線路側的檢測裝置感應到電壓零模分量的突變時標記為零時刻，并同時記錄故障點反射回來的零模分量的波頭到達時刻；

第三步，根據所述到達時刻之差初步測算故障距離，判斷故障點所在的故障區段域；

第四步，對所述初步測算故障距離進行修正得到最終測算故障距離，利用行波零模分量在架空線路上的波速乘以所述到達時刻之差的二分之一，得到故障點到母線的距離，再根據確定故障區段的檢測裝置所在位置來精確定位故障發生地點。