基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，對(duì)小電流接地故障發(fā)生情況進(jìn)行甄別；確定小電流接地故障發(fā)生時(shí)，在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注入電抗負(fù)荷，并持續(xù)一定時(shí)間；然后在電抗負(fù)荷注入的時(shí)間內(nèi)各個(gè)饋線終端將電抗負(fù)荷注入后的各終端安裝點(diǎn)實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)或突變電流數(shù)據(jù)上送到配網(wǎng)系統(tǒng)主站；最后在配網(wǎng)系統(tǒng)主站側(cè)通過分析電抗負(fù)荷注入前后的一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)的電流變化量確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域。本發(fā)明給出一種線路簡(jiǎn)單、判定準(zhǔn)確性高、無需注入特殊信號(hào)的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，對(duì)目前我國配電網(wǎng)小電流接地故障具有很好的適應(yīng)性和故障定位可靠性，具備很好的推廣價(jià)值。
【專利說明】
基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及配電網(wǎng)小電流接地故障判定領(lǐng)域，具體來說是一種基于電抗負(fù)荷注入 的主站集中式小電流接地故障定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能配電網(wǎng)改造建設(shè)向深水區(qū)推進(jìn)，提高供電可靠性作為重要的一項(xiàng)指標(biāo)被 寫進(jìn)了國網(wǎng)"十三五"行動(dòng)計(jì)劃中。配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化是提高供電可靠性的關(guān)鍵技術(shù)和方 法。近幾年，伴隨著幾輪配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的熱潮，國內(nèi)配電網(wǎng)短路故障下的饋線自動(dòng)化技 術(shù)有了長足的發(fā)展，有效確保了短路情況下的配電網(wǎng)供電可靠性。
[0003] 但是，配電網(wǎng)大部分故障是單相接地故障，而我國的配電網(wǎng)中壓接地方式多為中 性點(diǎn)非直接接地的小電流接地方式。小電流接地方式雖然可以將接地故障電流限值在較小 的范圍，并且可以帶故障運(yùn)行1-2小時(shí)，但是接地跨步電壓卻往往成為威脅人身安全的元 兇，因此快速及時(shí)的切除故障顯得尤為必要。
[0004] 目前的配電網(wǎng)小電流接地定位方法有兩大類，一類為無源法，一類為有源法。無源 法是通過分析小電流接地故障前后各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的暫態(tài)波形的變化情況分析故障發(fā)生的大 體位置。該種方法無需注入信號(hào)，只通過特殊采樣終端和主站配合即可完成故障判定，但是 由于配網(wǎng)線路復(fù)雜，干擾波形多，其判定的準(zhǔn)確性不高。有源法是通過在中性點(diǎn)注入特殊信 號(hào)通過特定的終端裝置接收信號(hào)并配合主站完成故障判定的，該種方法需要注入特殊信 號(hào)，并且需要配合特殊終端接收特殊信號(hào)，雖然可靠性上較之無源法有提高，但是推廣性上 欠佳。
[0005] 因此，研究一種適合于目前我國配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，無需配置大量特殊終端而依靠 目前已經(jīng)建設(shè)的大量傳統(tǒng)終端的綜合小電流接地故障判定方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明結(jié)合配電網(wǎng)特點(diǎn)，給出一種線路簡(jiǎn)單、判定準(zhǔn)確性高、無需 注入特殊信號(hào)的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小 電流接地故障定位方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟一、對(duì)小電流接地故障發(fā)生情況進(jìn)行甄別；
[0009] 步驟二、確定小電流接地故障發(fā)生時(shí)，在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注 入電抗負(fù)荷，并持續(xù)一定時(shí)間后退出電抗負(fù)荷；
[0010] 步驟三、在電抗負(fù)荷注入的時(shí)間段內(nèi)各饋線終端將電抗負(fù)荷注入后的各終端安裝 點(diǎn)實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)和突變電流數(shù)據(jù)上送到配網(wǎng)系統(tǒng)主站；
[0011] 步驟四、在配網(wǎng)系統(tǒng)主站側(cè)通過分析電抗負(fù)荷注入前后的一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)的電流 變化量，確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域。
[0012] 優(yōu)選的，步驟一中采用母線三相電壓和零序電壓變化來對(duì)小電流接地故障發(fā)生情 況進(jìn)行甄別，具體為以下三種情況：
[0013] (1)母線有兩相電壓升高接近線電壓，而有一相電壓降低，并且零序電壓在50-110V時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生單相接地故障；
[0014] (2)母線有一相電壓升高超過線電壓，而另兩相電壓降低，并且零序電壓在50-100V時(shí)，認(rèn)為發(fā)生電壓互感器工頻鐵磁諧振；
[0015] (3)母線有一相電壓接近于0,而另兩相電壓不變，且零序電壓在33V附近時(shí)，認(rèn)為 發(fā)生電壓互感器熔斷器熔斷。
[0016] 步驟二中所述在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注入電抗負(fù)荷，具體分三種 情況注入：
[0017] (1)在故障相電壓滯后相上注入電抗負(fù)荷；
[0018] (2)在故障相電壓超前相上注入電抗負(fù)荷；
[0019] (3)在非故障相的兩相上同時(shí)注入電抗負(fù)荷。
[0020] 電抗負(fù)荷的注入當(dāng)需持續(xù)一定時(shí)間，延時(shí)時(shí)間到后退出電抗負(fù)荷。
[0021] 步驟三中所述的饋線終端包括FTU、DTU、故障指示器；
[0022]其中，針對(duì)實(shí)時(shí)上送實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器等終端 裝置，延時(shí)時(shí)間可以設(shè)置短一些，例如200毫秒。
[0023]針對(duì)非實(shí)時(shí)上送電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5分 鐘；
[0024]針對(duì)上送突變電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器等終端裝置，延時(shí) 時(shí)間可以設(shè)置短一些，例如1秒鐘。
[0025] 步驟四中確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域，其具體判定準(zhǔn)則為：
[0026] (1)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流不為零，而出域突變電流為0，則接地故 障發(fā)生在該最小故障判定區(qū)域內(nèi)；
[0027] (2)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都不為零，而入域突 變電流等于出域突變電流，則該最小故障判定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生；
[0028] (3)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都為零，則該最小故 障判定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生。
[0029] 所述最小故障判定區(qū)域是指邊界為FTU、DTU和故障指示器，而其無內(nèi)節(jié)點(diǎn)，或者其 內(nèi)節(jié)點(diǎn)皆為T節(jié)點(diǎn)的連通系，其故障前后流入該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱為 入域突變電流，而故障前后流出該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱為出域突變電 流，故障相突變電流是指前后兩次電流的變化量超過一定值的電流；
[0030] 設(shè)故障前流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器的故障相電流 為I 〇，而故障后流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器等的故障相電流 為h，最小故障判定區(qū)域邊界終端故障相突變電流為Itb，故障相突變電流閥值為I。則：
[0032] 入域突變電流為Iin，出域突變電流Icmt為
[0033] 其中，Iltb為最小故障判定區(qū)域包含的各個(gè)出域開關(guān)的突變電流，其中i = 0，l，2… n，n為最小故障判定區(qū)域包含的出域開關(guān)數(shù)；
[0034]設(shè)最小故障判定區(qū)域判定邏輯為Afault，若Afault為0表示小電流接地故障發(fā)生在最 小故障判定區(qū)域，而非零表示故障未發(fā)生在該最小故障判定區(qū)域：
[0036] 本發(fā)明有益技術(shù)效果:本發(fā)明給出一種線路簡(jiǎn)單、判定準(zhǔn)確性高、無需注入特殊信 號(hào)的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法。該方法對(duì)目前我國配電網(wǎng) 小電流接地故障具有很好的適應(yīng)性和故障定位可靠性，具備很好的推廣價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，包括如下步驟：
[0038]步驟一、采用母線三相電壓和零序電壓變化對(duì)小電流接地故障發(fā)生情況進(jìn)行甄 另IJ;具體為以下三種情況：
[0039] (1)母線有兩相電壓電壓升高接近線電壓，而有一相電壓降低，并且零序電壓在 50-110V時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生單相接地故障；
[0040] (2)母線有一相電壓升高超過線電壓，而另兩相電壓降低，并且零序電壓在50-100V時(shí)，認(rèn)為發(fā)生電壓互感器工頻鐵磁諧振；
[0041] (3)母線有一相電壓接近于0,而另兩相電壓不變，且零序電壓在33V附近時(shí)，認(rèn)為 發(fā)生電壓互感器熔斷器熔斷。
[0042] 步驟二、確定小電流接地故障發(fā)生時(shí)，在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注 入電抗負(fù)荷，具體分三種情況注入：
[0043] (1)在故障相電壓滯后相上注入電抗負(fù)荷；
[0044] (2)在故障相電壓超前相上注入電抗負(fù)荷；
[0045] (3)在非故障相的兩相上同時(shí)注入電抗負(fù)荷；
[0046] 注入電抗負(fù)荷持續(xù)一定時(shí)間后退出電抗負(fù)荷；
[0047]步驟三、在電抗負(fù)荷注入的時(shí)間段內(nèi)各個(gè)饋線終端如FTU、DTU、故障指示器，將電 抗負(fù)荷注入后的各終端安裝點(diǎn)實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)和突變電流數(shù)據(jù)上送到配網(wǎng)系統(tǒng)主站;其中， 實(shí)時(shí)上送實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為200毫 秒；
[0048] 非實(shí)時(shí)上送電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5分鐘；
[0049] 上送突變電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為1秒 鐘。
[0050] 步驟四、在配網(wǎng)系統(tǒng)主站側(cè)通過分析電抗負(fù)荷注入前后的一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)的電流 變化量，確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域，其具體判定準(zhǔn)則為：
[0051 ] (1)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流不為零，而出域突變電流為0，則接地故 障發(fā)生在該最小故障判定區(qū)域內(nèi)；
[0052] (2)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都不為零，而入域突 變電流等于出域突變電流，則該最小故障判定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生。
[0053] (3)若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都為零，則該最小故 障判定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生。
[0054]所述最小故障判定區(qū)域是指邊界為FTU、DTU和故障指示器，而其無內(nèi)節(jié)點(diǎn)，或者其 內(nèi)節(jié)點(diǎn)皆為T節(jié)點(diǎn)的連通系，其故障前后流入該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱為 入域突變電流，而故障前后流出該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱為出域突變電 流，故障相突變電流是指前后兩次電流的變化量超過一定值的電流；
[0055]設(shè)故障前流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器的故障相電流 為I 〇，而故障后流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器等的故障相電流 為h，最小故障判定區(qū)域邊界終端故障相突變電流為Itb，故障相突變電流閥值為I。則：
[0057] 入域突變電流為Iin，出域突變電流Icmt為
[0058]其中，Iitb為最小故障判定區(qū)域包含的各個(gè)出域開關(guān)的突變電流，其中i = 0，1，2… n，n為最小故障判定區(qū)域包含的出域開關(guān)數(shù)；
[0059]設(shè)最小故障判定區(qū)域判定邏輯為Afault，若Afault為0表示小電流接地故障發(fā)生在最 小故障判定區(qū)域，而非零表示故障未發(fā)生在該最小故障判定區(qū)域：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，其特征在于包括如下步 驟： 步驟一、對(duì)小電流接地故障發(fā)生情況進(jìn)行甄別； 步驟二、確定小電流接地故障發(fā)生時(shí)，在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注入電 抗負(fù)荷，并持續(xù)一定時(shí)間后退出電抗負(fù)荷； 步驟三、在電抗負(fù)荷注入的時(shí)間段內(nèi)各個(gè)饋線終端將電抗負(fù)荷注入后的各終端安裝點(diǎn) 實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)和突變電流數(shù)據(jù)上送到配網(wǎng)系統(tǒng)主站； 步驟四、在配網(wǎng)系統(tǒng)主站側(cè)通過分析電抗負(fù)荷注入前后的一定延時(shí)時(shí)間內(nèi)的電流變化 量，確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法， 其特征在于:步驟一中采用母線三相電壓和零序電壓變化來對(duì)小電流接地故障發(fā)生情況進(jìn) 行甄別，具體為以下三種情況： (1) 母線有兩相電壓升高接近線電壓，而有一相電壓降低，并且零序電壓在50-110V時(shí)， 則認(rèn)為發(fā)生單相接地故障； (2) 母線有一相電壓升高超過線電壓，而另兩相電壓降低，并且零序電壓在50-100V時(shí)， 認(rèn)為發(fā)生電壓互感器工頻鐵磁諧振； (3) 母線有一相電壓接近于0,而另兩相電壓不變，且零序電壓在33V附近時(shí)，認(rèn)為發(fā)生 電壓互感器熔斷器熔斷。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法， 其特征在于:步驟二中所述在故障發(fā)生變電站的母線側(cè)非故障相上注入電抗負(fù)荷，具體分 三種情況注入： (1) 在故障相電壓滯后相上注入電抗負(fù)荷； (2) 在故障相電壓超前相上注入電抗負(fù)荷； (3) 在非故障相的兩相上同時(shí)注入電抗負(fù)荷。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法， 其特征在于:步驟三中所述的饋線終端包括FTU、DTU、故障指示器； 其中，實(shí)時(shí)上送實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置 為200毫秒； 非實(shí)時(shí)上送電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5分鐘； 上送突變電流數(shù)據(jù)到配網(wǎng)系統(tǒng)主站的FTU、DTU、故障指示器的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為1秒鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，其 特征在于:步驟四中確定故障發(fā)生的具體故障區(qū)域，其具體判定準(zhǔn)則為： (1) 若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流不為零，而出域突變電流為〇，則接地故障發(fā) 生在該最小故障判定區(qū)域內(nèi)； (2) 若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都不為零，而入域突變電 流等于出域突變電流，則該最小故障判定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生； (3) 若最小故障判定區(qū)域的入域突變電流和出域突變電流全都為零，則該最小故障判 定區(qū)域內(nèi)無接地故障發(fā)生。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述基于電抗負(fù)荷注入的主站集中式小電流接地故障定位方法，其 特征在于:所述最小故障判定區(qū)域是指邊界為FTU、DTU和故障指示器，而其無內(nèi)節(jié)點(diǎn)，或者 其內(nèi)節(jié)點(diǎn)皆為T節(jié)點(diǎn)的連通系，其故障前后流入該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱 為入域突變電流，而故障前后流出該最小故障判定區(qū)域的故障相突變電流稱為出域突變電 流，故障相突變電流是指前后兩次電流的變化量超過一定值的電流； 設(shè)故障前流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器的故障相電流為1〇， 而故障后流過最小故障判定區(qū)域邊界終端如FTU、DTU和故障指示器等的故障相電流為h， 最小故障判定區(qū)域邊界終端故障相突變電流為Itb，故障相突變電流閥值為I。則：入域突變電流為Iin，出域突變其中，Iitb為最小故障判定區(qū)域包含的各個(gè)出域開關(guān)的突變電流，其中i = 0，l，2…n，n 為最小故障判定區(qū)域包含的出域開關(guān)數(shù)； 設(shè)最小故障判定區(qū)域判定邏輯為Afrnjlt，若Afrnjlt為0表示小電流接地故障發(fā)生在最小故 障判定區(qū)域，而非零表示故障未發(fā)生在該最小故障判定區(qū)域：
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK106054030SQ201610677522
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月17日
【發(fā)明人】張偉, 閆劍鋒, 張珠玉, 呂明超, 段渴望
【申請(qǐng)人】積成電子股份有限公司