基于零序电压差动值比较的断线识别方法与流程

本发明涉及一种配电网继电保护方法，具体为配电网发生断线后零序电压差动值比较的识别方法。

背景技术：

近年来由于中压配电网断线故障没有得到及时处理而导致人身伤亡事故时有发生，给社会造成重大损失，同时给供电部门带来巨大的舆论压力。配电网的断线存在4形式，分别为断线不接地、断线电源侧接地、断线负荷侧接地以及断线两侧都接地。对于断线电源侧接地故障以及断线两侧都接地故障由传统的小电流接地选线装置解决，但是断线不接地以及断线负荷侧接地故障还没有得到足够的重视，研究较少。随着智能电网建设的推进，中国配电网的发展受到了越来越多的重视。国家能源局2015年发布了《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)》，文件指出未来用于配电网建设的资金不少于2万亿元，可以说配电网的发展迎来了一次前所未有的机遇。基于目前配电变压器安装有配电信息采集系统，可以得到负荷侧的信息，所以给识别断线不接地以及断线负荷侧接地故障提供的便利，本发明专利就是基于变电站母线零序电压和配电变压器侧高压侧零序电压的差动值实现断线不接地以及断线负荷侧接地故障的识别。

随着国民经济的增长，人们越来越重视配电网的建设。为了减小人身伤亡事故，有必要研究配网单相故障的快速识别与处理技术。由于配电网覆盖面广，为了具有可实施性，研究基于现有配网设备配置条件下的单相故障识别与处理技术迫在眉睫。本发明专利技术仅利用变电站信息的断线识别新方法。

技术实现要素：

本发明专利主要解决断线不接地以及断线负荷侧接地故障的识别。当发生断线不接地故障以及断线负荷侧接地故障后的故障特征为母线三相电压中有一相升高，另外两相降低，故障线路的电压升高相电流变为0，对于故障线路，母线零序电压和配电变压器高压侧零序电压的差动值较大，为1.5倍的相电压，对于健全线路，母线零序电压基本等于配电变压器高压侧零序电压。基于此构造断线识别判据。

为实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

步骤一：在变电站采集母线的三相电压以及每条出线的三相电流。

步骤二：通过fft算法提取母线三相电压的工频幅值。

步骤三：通过式(1)计算母线三相电压幅值的突变量。

其中表示相电压幅值的突变量，为故障后相电压的幅值，表示故障前相电压的幅值。

相电压幅值的突变量大于0，表示相电压升高，相电压幅值的突变量小于0，表示降低。如果判断出母线三相电压有一相升高，另外两相降低，则进行步骤四，如果不是这种情况，则返回到步骤一重新计算。

步骤四：通过fft算法提出各出线三相电流的幅值，如果任意某条出线中电压升高相的电流为0，则进行步骤五，如果所有出线的电压升高相电流都不为0，则重新从步骤一开始计算。

步骤五：通过式(2)分别计算母线零序电压和配电网变压器高压侧零序电压。

其中uba、ubb、ubc表示母线a、b、c三相电压，ub0表示母线零序电压，uta、utb、utc表示配电网变压器高压侧a、b、c三相电压，ut0表示配电网变压器高压侧零序电压。

步骤六：分别计算各条出线的零序电压差动值，具体算法为用母线的零序电压减去通过配电信息采集系统上传到变电站的该出线任意一台配变高压侧的零序电压。

步骤七：比较所有出线零序电压差动值的大小，其中最大的就是故障线路。

本发明的有益效果是：本发明基于零序电压差动值比较比较的断线识别方法不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，可以可靠识别断线不接地故障以及断线加负荷侧接地故障。

附图说明

图1为10kv配电网仿真模型；

图2为断线不接地时4条出线的零序电压差动值；

图3为断线加负荷侧接地时4条出线零序电压差动值。

具体实施方式

图1为基于pscad建立的10kv配电网仿真模型示意图；该模型中，35kv变电站有两回进线，通过两台主变压器配出的10kv系统为单母线形式；母线带有4条主馈线，出线上各区段的编号如图中所示。其中，区段1、3、5、10为电缆，区段2、9、11、12、13为架空绝缘线，区段4、6、7、8、14为架空裸导线。消弧线圈装在所用变中性点上。开关k打开时，系统为中性点不接地系统；开关k闭合则为消弧线圈接地系统，过补偿度取为10％。

各区段长度分别为：l1＝5.1km，l2＝4km，l3＝3.8km，l4＝7.5km，l5＝4km，l6＝10km，l7＝0.1km，l8＝3km，l9＝4km，l10＝3.2km，l11＝10km，l12＝5km，l13＝3km，l14＝7.5km。

电缆参数为：正序电阻r1＝0.157ω/km，正序感抗x1＝0.076ω/km，正序容纳b1＝132×10^-6s/km；零序电阻r0＝0.307ω/km，零序感抗x0＝0.304ω/km，零序容纳b0＝110×10^-6s/km。

架空绝缘线参数为：正序电阻r1＝0.27ω/km，正序感抗x1＝0.352ω/km，正序容纳b1＝3.178×10^-6s/km；零序电阻r0＝0.42ω/km，零序感抗x0＝3.618ω/km，零序容纳b0＝0.676×10^-6s/km。

区段7、8中裸导线参数为：正序电阻r1＝0.91ω/km，正序感抗x1＝0.403ω/km，正序容纳b1＝2.729×10^-6s/km；零序电阻r0＝1.06ω/km，零序感抗x0＝3.618ω/km，零序容纳b0＝0.672×10^-6s/km。

其它区段裸导线参数为：正序电阻r1＝0.63ω/km，正序感抗x1＝0.392ω/km，正序容纳b1＝2.807×10^-6s/km；零序电阻r0＝0.78ω/km，零序感抗x0＝3.593ω/km，零序容纳b0＝0.683×10^-6s/km。

两台主变参数分别为：容量sn＝2mva，短路损耗pk＝20.586kw，短路电压百分数uk％＝6.37％，空载损耗p0＝2.88kw，空载电流百分数i0％＝0.61％；容量sn＝2mva，短路损耗pk＝20.591kw，短路电压百分数uk％＝6.35％，空载损耗p0＝2.83kw，空载电流百分数i0％＝0.62％。

令各配电变压器与所连接区段编号一致，则它们的容量分别为：s5n＝50kva，s7n＝500kva，s8n＝200kva，s9n＝1mva，s10n＝100kva，s12n＝1mva，s13n＝400kva，s14n＝630kva。为简单起见，各配电变压器所带负荷统一为变压器容量的80％，功率因数为0.85。

图2为在不接地系统区段1的末端设置单相断线不接地故障仿真得到的波形。可以看出，线路1的零序电压差动值最大，所以可以确定时线路1发生了断线故障。

图3为消弧线圈接地系统在区段4的首端设置单相断线加负荷侧接地故障仿真得到的波形。可以看出，可以看出，线路4的零序电压差动值最大，所以可以确定时线路4发生了断线故障。

综上分析可以看出基于零序电压差动值比较比较的断线识别方法不受配电网中性点接地方式和断线位置的影响，可以可靠识别断线不接地故障以及断线加负荷侧接地故障。