基于广域差动偏移度的配网线路故障区段定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电网线路故障诊断方法，具体是一种基于广域差动偏移度的配网线 路故障区段定位方法。
【背景技术】
[0002] 据统计，电力系统在运行过程中，由配网故障造成的停电事故约占总停电事故的 95%以上，其中70%的事故由单相接地故障或母线故障引发。而国内外配网中性点广泛采 用非有效接地（小电流接地）方式，以避免发生单相接地故障时引起供电中断。对于配网 的单相接地故障，由于故障特征量微弱，一直缺乏可靠的故障选线和定位方法。随着人们对 配网自动化水平要求的提高，更加迫切需要从根本上解决配网的故障定位问题。
[0003] 目前国内外学者提出的故障定位方法大致分为两类：一是注入信号法，二是基于 故障特征量的区段定位。注入信号法包括"S"注入法、交直流综合注入法和并联中电阻法， 该类方法增大了对系统的干扰，且不能检测瞬时性和间歇性接地故障。基于故障特征量的 区段定位包括零模电流比较法、区段零序导纳法、零序无功功率方向法、基于相电流突变量 的定位、残留增量法、行波法等，配电自动化系统主要利用主站实现FTU的时间同步，对时 误差至少为几个毫秒。在此情况下，暂态信号的幅值、极性、波形相关性比较等方法不再有 效。
[0004] 目前定位方法均只利用故障发生后的数据，而忽略了对故障前信息的利用。同时， 大多数定位方法只考虑零序电流?目息（需要二相?目息），对互感器要求尚，?目息获取复杂， 且这些方法在数据缺相的情况下将会失效。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种基于广域差动偏移度的 配网线路故障区段定位方法。
[0006] 本发明的原理：
[0007] 设故障相为A相，故障前检测点相电压为&，故障后相电压为&，由图1，易知二 者满足
[0008] &Α=?Α-?0
[0009] 1)检测点1、2位于故障点异侧
[0010] 故障后故障点上游检测点电流为
[0011 ] i\A = iLA + i'clA + if
[0012] 式中，乙、圪、々分别为A相负荷电流、电容电流和故障电流。其中 JcoCit(Oi-Oit)
[0013] . . = 1ClA -Jc0cIA11O
[0014] 式中，八为故障前电容电流。假设故障发生前后一周波内负荷电流不变，即 _5] Iia= Ila+Icia
[0016] 联立⑶~（5)式得
[0017] P14 -Iia= -JcoCiaIIIf
[0018] 消弧线圈利用故障时中性点电压偏移产生的电感电流来抵消系统电容电流，接地 点残流（故障电流）可表示为
[0019] f f= K "L =j〇j(-\P() ~~ ZL
[0020] 式中，Cs为全网线路对地电容。故障发生而消弧线圈未动作时段中，|z」非常大， 消弧线圈补偿作用可忽略不计。则有
[0021] Fu-Iia^ Jw(C^-Cu)O0
[0022] 同理，故障后故障点下游检测点相电流
[0023] P2A =Ila+Pc2a
[0024] 变化量
[0025] i'2A - i2A= -,/·?)02Α?(、
[0026] 可见，故障点异侧检测点电流变化特征不一致，具体表现为大小、相位均不等。
[0027] 2)检测点1、2位于故障点同侧
[0028] 若检测点均位于故障点上游，根据1)中分析，有 Γ ? Ki ~Κα - Jco(c^-Cia)
[0029] . , 、. ,'2..丨 _ , 2..丨 * 加 (('Σ - C2) ?Λ
[0030] 若检测点均位于故障点下游，有
[0031] ·, · _ /'2 丨-/2 ? = -./WC2.丨
[0032] 由于相邻检测点电容之差为区段电容，其数值很小，因此两点电流变化特征基本 一致。
[0033] 设i1A(n)、i2A(η)为相邻检测点的相电流采样序列。令故障发生时刻的数据点下 标为零，为确保数据量长度足够，从而增大故障特征量，本发明选取三周波时差的差值，即 定义两检测点相电流变化量
[0034] Δ i 1A (n) = i 1Α (η) -i 1Α (η-3Ν)
[0035] η e [0,3Ν_1]
[0036] Δ i2A(n) = i2A(n)-i2A(n_3N)
[0037] 式中，N = 0.02fs，为一周期采样点。定义广域差动偏移度
【主权项】
1. 一种基于广域差动偏移度的配电网线路故障区段定位方法，其特征在于，所述方法 包括以下步骤： 步骤S1，确定故障相和故障时刻tf; 步骤S2,选取检测装置[tf- 0. 06s，tf+0. 06s]区间内共6N个点的故障相电流波形数 据，设故障发生时刻的数据点下标为零，计算广域差动偏移度wdiff，公式如下：
式中，Ai1A(n)、Ai2A(n)分别为两检测点相电流变化量，公式如下：
式中，i1A(n)、i2A(n)为相邻检测点的相电流采样序列； 步骤S3,根据广域差动偏移度大小判断各区段是否为故障区段，即当wdiff>wdiffset，判断为故障区段，反之为非故障区段； 步骤S4,根据网络拓扑结构和检测点在线路上的分布位置，依次遍历，直到找出故障区 段为止。
2. 根据权利要求1所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括： 系统检测到接地故障的发生后，根据相电压变化规律，选出故障相，根据相电压突变时 刻或消弧装置功率突变时刻确定故障时刻tf。
3. 根据权利要求1所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于所述步骤S3中， wdiffset为人为设置的动作阈值，取0. 1~1。
【专利摘要】本发明公开了一种基于广域差动偏移度的配网线路故障区段定位方法，对于接地故障，通过分析故障相电流在故障发生前及故障发生至消弧线圈动作前的相电流特征，从中提取故障特征量，并采用全过程的波形广域差动偏移度进行定位。本发明仅需测量线路的故障相电流，方案简单，适用性强，可很好解决目前普遍存在的小电流接地系统单相接地故障时故障电流微弱、可靠性差、灵敏度低的问题，同时不会对系统引入干扰。
【IPC分类】G01R31-08
【公开号】CN104808110
【申请号】CN201510209668
【发明人】刘亚东, 刘嘉美, 谢潇磊, 胡琛临, 盛戈皞, 江秀臣
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月28日