本發(fā)明涉及故障定位技術(shù)領域，尤其涉及基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法。

背景技術(shù)：

受自然環(huán)境、線路架空距離低等因素影響，配電網(wǎng)中常發(fā)生經(jīng)非理想導體的單相高阻接地故障，如導線跌落在草地、馬路、沙地、水塘等。據(jù)不完全統(tǒng)計，高阻接地約占到接地故障總數(shù)的5-10％。法國諧振接地系統(tǒng)有超過12％的接地故障為高阻接地故障。由于高阻接地故障電流小(一般為a級)、故障點不穩(wěn)定等原因，當配電線路發(fā)生永久性高阻接地故障后難以被檢測到，使得系統(tǒng)長時間帶故障運行，這可能導致相間故障或短路故障，擴大故障范圍。因此當線路發(fā)生高阻故障后，需要快速的定位到故障區(qū)段并做出相應隔離措施。特別是對于諧振接地系統(tǒng)，由于消弧線圈的補償作用，故障線路故障區(qū)段工頻電流和健全區(qū)段相比沒有明顯故障特征等原因，諧振接地系統(tǒng)的高阻接地故障定位仍然是一個非常大的挑戰(zhàn)。

近年來，諧振接地方式配電網(wǎng)中發(fā)生單相(小電流)接地故障時，在故障線路選擇基礎上，確定故障點距離或故障區(qū)段，可以進一步縮小故障查找和修復時間，將成為諧振接地故障檢測技術(shù)研究和應用的熱點、重點?，F(xiàn)有的針對低阻接地故障區(qū)段定位方法可分為兩類：一類是主動式定位方法，利用一次設備動作產(chǎn)生較大的擾動電流或者利用人工直接向系統(tǒng)注入特定電流調(diào)節(jié)消弧線圈的補償度，根據(jù)零序電流變化量確定故障區(qū)段；另一類是被動式定位方法，利用接地故障過渡過程中的暫態(tài)信號幅值比較、極性比較、功率方向等原理進行故障定位?，F(xiàn)有的低阻(金屬性)接地故障定位尚未完全解決，且均不適用于高阻接地故障，因此更是無暇顧及關(guān)于故障電氣量特征不明顯的高阻接地故障定位技術(shù)的研究，所以鮮少見到相關(guān)的研究報道。

對于諧振接地系統(tǒng)，工頻電流自身無明顯故障特征無法直接用以故障檢測(工頻電流有功分量理論上可行，但含量較小、易受tv/ta傳變特性影響，實用存在較大困難)。現(xiàn)有技術(shù)中有選取投影系數(shù)最大的檢測點下游區(qū)段為故障區(qū)段的，由于故障點上游各檢測點投影系數(shù)為較小的正數(shù)且相差不大，很容易受干擾導致定位錯誤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法，解決了高阻接地故障在諧振接地系統(tǒng)中的定位難題、有著廣泛的實際應用價值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于暫態(tài)電流投影系數(shù)差值比較的高阻接地故障定位方法，當系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障時采用以下方法進行故障定位，包括：

步驟一，變電所終端啟動，選擇故障線路，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

步驟二，當零模電壓或零模電流突變量超越預設門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

步驟三，主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓ub、故障線路各監(jiān)測點零序電流i0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

步驟四，將各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)；

步驟五，計算各區(qū)段上下游監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段。

系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障的判斷方法為：終端在線采集母線零序電流及零序電壓ub，當母線零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時，系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障。

uth1＝15v，uth2＝90v。

計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t的方法為：

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用故障點上游各檢測點投影系數(shù)為正數(shù)，下游各檢測點投影系數(shù)為負數(shù)，這一特點，選擇區(qū)段兩側(cè)檢測點投影系數(shù)之差最大的區(qū)段為故障區(qū)段，有效的避免了干擾問題。

本發(fā)明利用高阻接地故障過渡過程中消弧線圈與系統(tǒng)對地電容間并聯(lián)諧振產(chǎn)生的暫態(tài)電氣量實現(xiàn)故障定位將具有獨特的優(yōu)勢，為諧振接地系統(tǒng)高阻接地故障定位技術(shù)研究提供一個全新的思路，有著廣泛的實際應用價值。

附圖說明

圖1為一種典型配網(wǎng)自動化定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為選線流程框圖；

圖3為典型配電線路仿真模型；

圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別為圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為30ω的高阻接地故障時各候選監(jiān)測點電流母線電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對比；

圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)分別為圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為1500ω的高阻接地故障時各候選監(jiān)測點電流母線電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對比。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

i、如圖1所示是本發(fā)明依賴的故障定位系統(tǒng)，由安裝于變電站內(nèi)部的站內(nèi)終端(諧振接地故障選線裝置)、安裝于線路各監(jiān)測點的線路終端(ftu)、安裝于主控室的諧振接地故障定位主站及通訊網(wǎng)絡組成。該定位系統(tǒng)具體工作流程如下：

1)正常運行時系統(tǒng)工作流程

線路中的饋線終端一直處于對線路各監(jiān)測點零序電流和零序電壓(有條件時)信號采樣的狀態(tài)，并將零序電壓采樣信號或零序電流變化量的與裝置啟動門檻值進行比較判斷母線零序電壓幅值是否處于uth1＜ub＜uth2時(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，判斷是否符合裝置啟動條件；選線裝置負責監(jiān)測母線零序電壓和各條饋線出口零序電流信號，正常工作時對監(jiān)測信號進行采樣，并將零序電壓的采樣值與裝置啟動門檻值進行比較，判斷線路中是否有故障發(fā)生；定位主站負責接收饋線終端和選線裝置上報的故障數(shù)據(jù)，并進行故障定位，正常工作時會對饋線終端和選線裝置進行狀態(tài)查詢，避免裝置退出工作狀態(tài)。

2)故障時系統(tǒng)工作流程

線路中發(fā)生諧振接地故障時，線路饋線終端根據(jù)零序電流變化量或零序電壓(有條件時)信號啟動，記錄各監(jiān)測點三個周波的故障零序電壓電流信號，并將帶有時間標簽的故障數(shù)據(jù)上報至定位主站；選線裝置根據(jù)母線處零序電壓啟動，當母線零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，啟動裝置，并記錄母線處零序電壓、各條饋線母線出口處的零序電流信號、故障持續(xù)時間、故障發(fā)生時間、故障線路、故障相等故障數(shù)據(jù)，并將故障數(shù)據(jù)作相應的轉(zhuǎn)化上報至定位主站；定位主站負責接收選線裝置和饋線終端上報的故障數(shù)據(jù)，并根據(jù)如下步驟進行故障區(qū)段定位，如圖2所示。

a.當母線零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當零模電壓或零模電流突變量超越預設門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓ub、故障線路各監(jiān)測點零序電流i0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，根據(jù)下述公式計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

e.計算各區(qū)段上下游監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段。

ii、基于圖3所示中性點經(jīng)消弧線圈接地的混合線路模型，設置線路5區(qū)域2發(fā)生高阻接地故障，驗證上述算法的有效性。

(一)發(fā)生30ω的高阻接地故障

a.當母線零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路5，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當零序電壓或零序電流突變量超越預設門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站，如圖4(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓ub、故障線路各監(jiān)測點零序電流i0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，如圖4(b)所示，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量如圖4(c)所示，根據(jù)下述公式計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

p01_t＝2.5e-03；p02_t＝2.6e-03；p03_t＝-1.3e-04；p04_t＝-6.4e-05；

e.計算各區(qū)段上下游監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

p01_t-p02_t＝-0.1e-03；p02_t-p03_t＝2.7e-03；p03_t-p03_t＝-1.2e-04

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段，區(qū)段2為故障區(qū)段。

(二)發(fā)生1500ω的高阻接地故障

a.當母線零序電壓幅值處于uth1＜ub＜uth2時(一般的uth1＝15v，uth2＝90v)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路5，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當零序電壓或零序電流突變量超越預設門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站，如圖5(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓ub、故障線路各監(jiān)測點零序電流i0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i0j_t、ub_t，如圖5(b)所示，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量如圖5(c)所示，根據(jù)下述公式計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影系數(shù)p0j_t：

p01_t＝1.3e-04；p02_t＝1.5e-04；p03_t＝-3.3e-05；p04_t＝-1.6e-05；

e.計算各區(qū)段上下游監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影系數(shù)之差；

p01_t-p02_t＝-0.2e-03；p02_t-p03_t＝1.8e-03；p03_t-p03_t＝-1.9e-05

f.選擇差值最大區(qū)段為故障區(qū)段，區(qū)段2為故障區(qū)段。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術(shù)人員應該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎上，本領域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。