[发明专利]一种配电网故障定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力接地故障检测技术领域，具体涉及一种基于零序电压和零序电流突变方向的配电网故障定位系统，适用于3～60kV中性点非有效接地电网，能够在单相接地故障发生时，进行接地故障的准确定位。

背景技术

我国3～60kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式，又分为中性点不接地和中性点经消弧线圈接地系统，中性点非有效接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行1～2个小时，但是必须尽快找到故障点，以防带电供电造成更大的故障和破坏。

接地故障在线定位问题长期以来没有得到很好的解决，人工巡线不仅耗费了大量人力物力，而且延长了停电时间，影响供电安全。接地故障选线和定位技术中，目前常用的技术手段有群体比幅比相法，谐波分析法，小波变换法，首办波法等方法，各种方法都有其优缺点，由于配电网络分支线路的复杂性，上述方法都不能实现接地故障的完全准确判断，而且有的方法设备复杂、价格昂贵，不可能在配网线路的分支上进行全面安装。因此现场迫切需要实用、准确的在线定位装置，提高配电网供电的可靠性和经济性。

对于中性点非有效接地系统，由于单相接地电流远小于负荷电流，因此正、负序稳态电流均不可用，只有零序电流可以用来进行故障定位。对于中性点不接地系统，故障点前后的稳态零序电流幅值和相位差异明显，可以依据稳态零序电流进行故障定位。但是对于中性点经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的补偿作用，故障点前后的稳态零序电流幅值和相位几乎没有差异，无法进行故障定位。

根据故障发生后的暂态零序电流和暂态零序电压进行相位角的计算，再根据故障线路和非故障线路相位角的滞后和超前可以确定出故障线路。但这种方法需要每一个终端设备同时采集零序电流和零序电流两个参数。对于配电线路，零序电压参数的获得需要安装零序互感器，而配网线路分支众多，在各故障检测点处都安装零序电压互感器非常困难，而且成本也非常高昂，不便于线路的运行维护。因此现场迫切需要简易、实用、准确的在线定位装置，提高配电网供电的可靠性和经济性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种配电网故障定位系统及方法，该系统及方法基于零序电压和零序电流的突变方向，该定位装置能够快速、准确地确定故障点，并适用于金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障情况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配电网故障定位系统，其特征是，包括：

变电站终端：安装在母线上、用于实现暂态零序电压的检测和暂态零序电压方向的判断，并将检测结果传送至各处线路终端。

若干线路终端：安装在配电网各分支线路上、用于实现暂态零序电流的检测和暂态零序电流方向的判断，并根据接受到的暂态零序电压方向和检测到的暂态零序电流的方向判断其是否处在故障线路上，并将检测结果传送至主站。

主站：用于将接收线路终端的判断结果，确定接地故障分支线路的位置。

变电站终端与线路终端无线通信，所述变电站终端和线路终端分别与主站无线通信。

所述变电站终端包括：小电压互感器、比例加法器和CPU依次串联连接，CPU还与移动通信模块、GPS模块和电源单元分别连接。

所述线路终端包括：小电流互感器、比例加法器和CPU依次串联连接，CPU还与移动通信模块、GPS模块和电源单元分别连接。

所述比例加法器包括：小电压互感器二次侧绕组串联电阻R2后接入运算放大器OP07的3号管脚，运算放大器OP07的2号管脚串联电阻R1后接地，运算放大器OP07的4号管脚和6号管脚分别接正负电源、5号管脚与CPU的I/O接口连接，电阻Rf的两端分别接到运算放大器OP07的2号管脚和5号管脚。

电阻R3的一端连接到运算放大器OP07的3号管脚、另一端与基准电压源AD584的1号和2号管脚分别连接，基准电压源AD584的8号管脚接电源、4号管脚接地，基准电压源AD584的3号和5号管脚悬空、6号和7号管脚之间连接电容C。

一种配电网故障定位系统的定位方法，包括：

（1）变电站终端实时检测变电站输出线路始端电压互感器PT二次侧零序电压值。

（2）线路终端实时检测各分支线路上零序电流互感器的零序电流值。

（3）被检测的电压互感器PT二次侧零序电压值超过预设的启动值后，变电站终端记录设定时间内的暂态零序电压值。