[发明专利]基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中一种基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法。

背景技术

目前，采用消弧线圈的谐振接地系统由于线路发生单相接地故障后，故障电流受到消弧线圈的补偿而变小，所以能够自行熄灭接地电弧；同时谐振接地系统由于单相接地故障后仍然保持线电压三相对称，不影响对负荷的供电能力，因此允许带电运行1-2小时。但是随着配电网的发展，母线馈线逐年增多以及线路中电缆的使用，使得短路电容电流增大，长时间运行容易产生多点接地故障，所以必须在有限的运行时间内快速准确地判断出故障馈线，为进一步故障的精确定位和故障排除提供依据。

针对配电网谐振接地系统的故障选线，工频量虽然能量大但受到消弧线圈的补偿，基波分量幅值和方向都会产生较大变化，基于此原因，分析故障后产生的暂态量，实现以暂态信息为判据的选线方法逐步成为研究和实用化的热点。但配电网中高阻接地故障一直是选线的难点，因为接地电阻过大，故障后暂态量的幅值非常小，对谐振接地系统故障后准确选线造成极大困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有配电网谐振接地系统故障选线的不足之处，提出一种基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法，该选线方法的选线灵敏度高、速度快，能为进一步的故障精确定位和故障排除提供更准确可靠的依据。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案是一种基于零序暂态电荷的谐振接地系统单相接地故障选线方法，其步骤为：

A、采集配电网各条馈线母线端的三相电流信号和三相电压信号，选取单相接地故障后各条馈线的第一个半周期或全周期的三相电流信号和三相电压信号的采样数据作为选线元件的输入量；

B、对选取的选线元件的输入量进行解耦，分别得到各条馈线的零序电流分量和零序电压分量；

C、滤除各条馈线零序电流和零序电压中的50Hz工频分量，得到相应的零序暂态电流和零序暂态电压，并根据各条馈线的零序暂态电流求出选定的第一个半周期或全周期时间内累积在馈线上的零序暂态电荷量；

D、建立各条馈线零序暂态电荷量与零序暂态电压的对应关系，算出各条馈线的暂态零序电压与零序暂态电荷量的相关系数，相关系数最小的馈线判定为故障馈线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过从半个或一个周期内累积的暂态电荷量在各馈线的分布和各馈线暂态电压变化的相对关系，由于利用的暂态信息量是累积，提高了对微弱信号的识别能力，克服了高阻接地故障导致暂态电流信息过小的缺点，解决了在高阻接地情况下暂态电气量极度微弱所导致选线不准的问题，提高了谐振接地系统高阻接地选线的灵敏度和准确度。

二、谐振接地系统中发生单相接地故障会同时产生两个暂态过程。一个是故障相电压突然降低而引起的放电电容电流，另一个是非故障相电压突然升高引起的充电电容电流。放电电容电流通过母线而流向故障点，直接经故障相线路对地电容与地构成流通回路，而充电电容电流则通过变压器然后经非故障相线路对地电容与地构成通路。本发明通过求取两个暂态充放电过程在第一个半周期或全周期中累积的总电荷量与对应暂态电压的分布关系，考察不同馈线两者的相关系数值，该相关系数值越接近1，反映了该馈线负载稳定、干扰小；相反该相关系数值越小于1，说明其负载发生了突变或受到了干扰；因此，发生故障后相关系数值最小的馈线可判定为故障线路。它不用直接识别暂态电流的方向和大小，选线判据简单易行，方便现场操作。

三、由于累积的暂态电荷量是谐振接地系统发生单相接地故障时自身产生的充放电暂态过程形成，不受系统中性点补偿程度的影响，也使其选线准确、可靠；且只需要采集母线侧各条馈线的三相电流量和电压量，对设备要求不高，同样，提高了方法的可靠性。

四、本发明只需要采集单相接地时电容充放电过程的暂态量，通常为几百到几千赫兹之间，所以采样频率范围在10kHz～20kHz即可，对采样设备无特殊要求，方便实施。

上述的C步中，根据各条馈线的零序暂态电流求出选定的第一个半周期或全周期时间内累积在馈线上的零序暂态电荷量的具体做法是；

由以下离散积分式得出发生单相故障始第i个采样间隔的时间内累积的电荷量