专利名称：一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法
技术领域：
本发明涉及一种故障定位方法，具体涉及一种用于小电流接地系统配电网单 相接地故障点自动定位的方法。
背景技术：
我国6 66 kV配电网络，大多采用小电流接地系统运行方式。单相接地故 障是其最主要的故障类型。 一旦发生单相接地故障，传统的方法是人工目测对各 条支路巡线检查，费时费力；而且需要进行大量拉闸操作，对电网正常运行和生 产生活带来很大不便。目前国内的定位方法有以下几种行波法在故障线路一 端注入高频率行波，根据行波从故障点返回的时间和波速计算故障距离。缺点是 高频率行波在配电网的衰减和畸变很严重，行波头难以辨认，定位精度不高。S 注入法利用连接在PT上的装置自动监测线路的相电压，在单相接地故障发生后 断开线路并通过PT注入频率介于工频n次和n+l次谐波之间的信号。配合人手 持电流探测器沿线探测确定故障点。该方法需要手持探测器人工巡线，未实现自 动定位。阻抗法利用故障录波设备记录故障时刻的电压和电流量，计算出故障 回路的阻抗，因为线路度与阻抗成正比，便可求出故障距离。缺点是故障时录波 设备记录到的电压电流量微弱，难以探测。定位算法需要解迭代过程，易出现结 果不收敛或出现伪根的情况。而解微分方程的算法易受过渡电阻和系统运行方式 的影响。目前的方法都未能满意的实现配电网单相接地故障的自动定位。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种信号幅度较强容易探测，在配电网 中损耗低，且算法简单，精确度高的用于小电流接地系统配电网单相接地故障自动定位的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，包括确定M， N两地线
路的总长度Z^和总阻抗Ze、，并在故障发生后注入信号，当M， N两地中间的P
点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地系统分别在M, N两地 进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差； 根据IZ卜|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算
出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗Z^,Z^的模以及Z^， ^的相角&， ，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离，
AZ| = |Z2|-|Z,| +zw -2Z似ZwCOsAp
厶忌:1 ',_^ (2)
<formula>formula see original document page 4</formula>(1)
<formula>formula see original document page 4</formula>(3)
其中Ap= 么.，丄总和Z总是测量得到的固定参数，丄,，丄2分别为单相
接地故障点P距离线路两端M, N的距离，即为定位结果。
一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，在故障线路双端注入信 号、测量返回信号后，更换注入信号的频率，然后重新测量返回信号，更换多组 频率后，对得到的各频率下的电压、电流数据分别计算得到故障距离，并取平均 值。
一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，分别在M， N两地注 入的信号是频率均介于50 Hz的n次和n+1次倍数之间并小于1 kHz的电压 信号。
一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，注入信号经过接地过渡 电阻到达大地，经过大地分别返回到M， N注入点，形成回路。
本发明的有益效果如下:1. 通过在故障线路双端测量返回信号的幅度和相位信息，定量计算，实现单相 接地故障自动定位；
2. 采用低频注入信号，在配电网中损耗低，精确度高。
3. 通过双端测量，在算法上抵消了过渡电阻的影响，定位过程不受过渡电阻的 大小和类型的影响；
4. 本专利可以分别测量双端数据，并不需要双端数据同步，实施方便灵活。
5. 计算过程简单，仅仅涉及一次三角函数运算和一次开平方运算，其它均为代 数运算。有利于实现快速、准确的故障定位。
本发明能够实现小电流接地系统配电网单相接地故障的自动定位，并且算法 简单、不需要双端数据同步、不受过渡电阻的大小和类型影响，可以节约故障排 查的时间，减小故障对生产生活的影响，提高电网运行的可靠性。
具体实施例方式
M， N两地之间的配电线路可能发生单相接地故障。利用本专利所述方法进
行定位的步骤如下
1. 确定"和Z^通过已知的线路参数获得M， N两地线路长度I"以及M，
'iL、 'L、
N之间线路的总阻抗Z&。 Z^也可以通过如下方法获得在M地注入电压信号 UiM，在N地用金属直接接地。注入信号在N地直接经过大地返回到M地，形 成回路。测量M地的返回电流lCTM，以及电压和电流的相位差Ap。根据IZi二
i UI / i I i ，结合PT、 CT的放大倍数，可以得到i Z总i ，以及^总=—化,。Z总和
Z.e.是定位计算所需的参数，将它们存储到定位系统的主机中。
2. 双端电压注入和返回电流的测量当M， N中间的P点发生单相接地故障时， 在选线设备选出故障相后，两地系统分别进行信号注入和测量。注入频率介于50 Hz的n次和n+l次倍数之间，并小于l kHz的电压信号UiM， U，，测量返回电流信号lCTM， IctW的幅度，以及UiM、 U"与lCTM、 lc,的相位差。完成一个 频率下的注入和测量后，将测量数据存储到主机中，利用单片机控制DDS信号源 更换若干个不同的频率分别进行注入和测量。
3.主机计算通信模块负责把本地的测量结果发给对方。两地的主机首先根据 IZ卜IUl/111， 伊，，结合PT、 CT的放大倍数，依次求出Z^， Zw的
模和相角A， A。然后在汇合对方数据后，结合第一步得到的i^、， ZA，根据
公式(1)_(3)，计算出故障点距M,N两地的距离。根据多个频率下的测量数据分 别计算出故障距离并取平均值。计算结果是故障点P距离M地的距离为x。
权利要求
1、一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，包括确定M，N两地线路的总长度L总和总阻抗Z总，并在故障发生后注入信号，其特征在于当M，N两地中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地系统分别在M，N两地进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差；根据|Z|＝|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗ZM，ZN的模以及ZM，ZN的相角φM，φN，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离，其中和Z总是测量得到的固定参数，L1，L2分别为单相接地故障点P距离线路两端M，N的距离，即为定位结果。
2、 根据权利要求1所述的一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法， 其特征在于在故障线路双端注入信号、测量返回信号后，更换注入信号的频率， 然后重新测量返回信号，更换多组频率后，对得到的各频率下的电压、电流数据 分别计算得到故障距离，并取平均值。
3、 根据权利要求1或2所述的一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方 法，其特征在于分别在M, N两地注入的信号是频率均介于50 Hz的n次和 n+1次倍数之间并小于l kHz的电压信号。
4、 根据权利要求1或2所述的一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方 法，其特征在于注入信号经过接地过渡电阻到达大地，经过大地分别返回到M， N注入点，形成回路。
全文摘要
本发明涉及一种小电流接地系统配电网单相接地故障定位方法，包括确定M，N两地线路的总长度L<sub>总</sub>和总阻抗Z<sub>总</sub>，并在故障发生后注入信号，当M，N两地中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地系统分别在M，N两地进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差；根据|Z|＝|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗Z<sub>M</sub>，Z<sub>N</sub>的模以及Z<sub>M</sub>，Z<sub>N</sub>的相角φ<sub>M</sub>，φ<sub>N</sub>，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离。本发明在信号幅度较强时容易探测，在配电网中损耗低，且算法简单，精确度高。
文档编号G01R31/08GK101545944SQ20091011678
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者杰 赵, 赵海清 申请人:赵海清