一种基于暂态电流投影分量极性比较的故障选线方法与流程

本发明涉及配电网故障检测技术领域，尤其涉及一种基于暂态电流投影分量极性比较的故障选线方法。

背景技术：

由于中压配电网直接面向用户，且单相接地大约占到配电网故障总数的80%，单相接地故障可靠检测对供电可靠性影响显著。在中国和欧洲大陆，多数中压配电网采用经消弧线圈接地方式，即所谓谐振接地系统。单相接地故障时不需要立即切除故障，有利于提高供电可靠性，但由于故障电流微弱等原因，识别接地故障线路有较大困难。近年，欧洲和中国分别开发的利用故障暂态电气量、在中性点附加中电阻等选线技术，有效解决了过渡电阻较小时的接地故障选线问题。

另一方面，受自然环境、线路架空距离低等因素影响，配电网中常发生经非理想导体的单相高阻接地故障，如导线跌落在草地、马路等。法国小电流接地系统有超过12%的接地故障为高阻接地，美国电科院(EPRI)统计表明，美国（三相四线制多点直接接地）配电网高阻故障的比例在2%~5%。由于故障电流进一步减小（一般为A级）、故障点不稳定等原因，谐振接地系统的高阻接地故障检测仍然是一个非常大的挑战。

小电流接地故障暂态分析与暂态检测技术是近年的一个研究热点，也取得了较多的成果，但高阻接地故障选线问题较少顾及，成果也相对较少。有学者提出利用各条线路故障前后三相电流变化量之间的相量关系，计算各线路对地电导电流，并可进一步推导对地电导，选择对地电导电流最大或者对地电导最大的线路为故障线路。该方法面临的主要困难是，选线装置需要接入三相电流信号且受TV/TA传变误差（如不平衡度）影响较大。

对于小电流接地系统，工频电流自身无明显故障特征无法直接用以故障检测（工频电流有功分量理论上可行，但含量较小、易受TV/TA传变特性影响，实用存在较大困难），必须寻求其他的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种基于各条馈线暂态电流在母线暂态电压上投影分量极性比较的故障选线方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于暂态电流投影分量极性比较的故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选线装置负责在线监测母线零序电压和各条馈线出口零序电流，当所述母线零序电压幅值处于所述选线装置启动门槛值范围时，则说明系统发生高阻接地故障；

S2：提取各条馈线出口零序电流及母线零序电压的暂态分量、；

S3：将各条候选馈线出口暂态零序电流向母线暂态零序电压投影，并按下述公式计算各条馈线出口暂态零序电流的投影分量：

；

S4：采用极性系数对候选馈线暂态电流投影分量的极性进行两两比较，当第k、m条馈线暂态电流投影分量、的极性进行比较时，公式为：

式中T为暂态过程持续时间；若表明、同极性；若表明、反极性；

S5：当所有候选馈线暂态电流投影均为同极性是，则表明母线出现故障；当某一候选馈线暂态电流投影分量与其它候选馈线暂态电流投影分量均为反极性时，则该候选馈线为故障馈线。

优选的，步骤S1中所述的选线装置启动门槛值范围为15V<U_th<90V。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于本发明解决了高阻接地故障在小电流接地系统中的故障选线难题，有着广泛的实际应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中 ：

图1为本发明提出的选线流程框图；

图2为典型配电线路仿真模型结构示意图；

图3(a)为图2所示系统发生接地电阻为30Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的零序分量波形对比图；

图3(b)为图2所示系统发生接地电阻为30Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的暂态分量波形对比图；

图3(c)为图2所示系统发生接地电阻为30Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的投影分量波形对比图；

图4(a)为图2所示系统发生接地电阻为1500Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的零序分量波形对比图；

图4(b)为图2所示系统发生接地电阻为1500Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的暂态分量波形对比图；

图4(c)为图2所示系统发生接地电阻为1500Ω的高阻接地故障时各馈线电流母线电压的投影分量波形对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提出的选线流程框图，如图1所示，一种基于暂态电流投影分量极性比较的故障选线方法，包括以下步骤：

S1：选线装置负责在线监测母线零序电压和各条馈线出口零序电流，当所述母线零序电压幅值处于所述选线装置启动门槛值范围时，则说明系统发生高阻接地故障。本实施例中，选线装置启动门槛值范围为15V<U_th<90V。当线路中发生高阻接地故障时，选线装置根据母线零序电压启动，并记录母线零序电压、各条馈线出口处的零序电流信号、故障持续时间、故障发生时间等故障数据，然后根据所记录的数据进行故障选线。

S2：提取各条馈线出口零序电流及母线零序电压的暂态分量、。

S3：将各条候选馈线出口暂态零序电流向母线暂态零序电压投影，并按下述公式计算各条馈线出口暂态零序电流的投影分量：

。

S4：采用极性系数对候选馈线暂态电流投影分量的极性进行两两比较，如第k、m条馈线暂态电流投影分量、的极性进行比较的公式为：

式中T为暂态过程持续时间；若表明、同极性；若表明、反极性；

S5：当所有候选馈线暂态电流投影均为同极性是，则表明母线出现故障；当某一候选馈线暂态电流投影分量与其它候选馈线暂态电流投影分量均为反极性时，则该候选馈线为故障馈线。

图2为典型配电线路仿真模型结构示意图。本实施例中，设置线路2末端发生高阻接地故障，以验证上述方法的有效性。

（一）线路2末端发生30Ω的高阻接地故障

（1）当母线零序电压幅值超越预设门槛时，启动装置记录母线零序电压、各条馈线出口处的零序电流信号，如图3(a)所示；

（2）提取各条馈线出口零序电流及母线零序电压的暂态分量、，如图3(b)所示；

（3）将各条候选馈线出口暂态零序电流向母线暂态零序电压做投影，如图3(c)所示，根据下述公式计算各条馈线出口暂态零序电流的投影分量：

；

（4）采用极性系数对候选馈线暂态电流投影分量的极性进行两两比较，比较的公式为：

式中T为暂态过程持续时间；若表明、同极性；若表明、反极性；

（5）比较的结果显示，馈线2与其它候选馈线暂态电流投影分量为反极性，则表明馈线2为故障馈线，计算结果与实际结果相符，本方法有效。

（二）线路2末端发生1500Ω的高阻接地故障

（1）当母线零序电压幅值超越预设门槛时，启动装置记录母线零序电压、各条馈线出口处的零序电流信号，如图4(a)所示；

（2）提取各条馈线出口零序电流及母线零序电压的暂态分量、，如图4(b)所示；

（3）将各条候选馈线出口暂态零序电流向母线暂态零序电压做投影，如图4(c)所示，根据下述公式计算各条馈线出口暂态零序电流的投影分量：

；

（4）采用极性系数对候选馈线暂态电流投影分量的极性进行两两比较，比较的公式为：

式中T为暂态过程持续时间；若表明、同极性；若表明、反极性；

（5）比较的结果显示，馈线2与其它候选馈线暂态电流投影分量为反极性，则表明馈线2为故障馈线，计算结果与实际结果相符，本方法有效。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。