[发明专利]基于全波形信息的配网线路故障区段定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网线路故障诊断方法，具体是一种基于全波形信息的配网线路故障区段定位方法。

背景技术

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。

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，该类方法存在特征量获取困难、信号精确同步困难等关键性问题，且部分方法在高阻接地时可靠性极低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种基于全波形信息的配网线路故障区段定位方法，该方法遵循“先选线，后定位”的原则，并考虑定位方法对相间故障的兼容性，充分利用消弧装置(或继电保护装置)动作前后各检测点的波形信息。无论何种消弧线圈，在故障发生后至消弧线圈输出稳定补偿电流过程中，中性点电压均会发生两个阶段变化：第一阶段(定义该时段为T₁)，故障发生但消弧装置未动作，零序电压出现突变，突变量大小与故障电阻大小成负相关，此阶段可持续2周波以上；第二阶段(定义该时段为T₂)，消弧装置动作，输出补偿电流，零序电压再次发生突变，突变后大小接近于相电压(完全补偿时达到最大)。

本发明原理如下：

从目前配网广泛采用的自动跟踪补偿消弧装置的动作特征入手。目前消弧线圈广泛应用于配网，用于补偿非有效接地系统单相接地时流过故障点的电容电流，防止引起弧光过电压。20世纪90年代以来在我国推广了自动跟踪补偿消弧装置，其根据电抗调节方法可分为调容式、调匝式、直流偏磁式、调气隙式等，根据运行方式不同可分为预调式和随调式。预调式在无故障时测量系统电容电流，并将消弧线圈调节到接近完全补偿的位置。该方式需要将线圈串联一个阻尼电阻，以防止系统在正常运行时发生串联谐振过电压。当装置检测到单相接地故障时，瞬间短接阻尼电阻，故障解除后需再次投入阻尼电阻。随调式消弧线圈在系统无故障时远离谐振点运行，并实时测量系统电容电流，当检测到单相接地故障时，调节消弧线圈至接近完全补偿，故障解除后需立即将其调节至远离谐振点。该方式可以避免系统正常运行时发生串联谐振，因此无需加装阻尼电阻。

消弧线圈的动作时限t_L为从单相接地故障发生时刻开始到消弧线圈输出电感电流的时间，用公式可表示为

t_L＝t_det+t_act    (1)

式中：t_det为消弧装置检测到接地故障的时间，t_act为执行机构的动作时间。装置检测接地发生一般采用中性点电压过压判据或消弧线圈电流过流判据，至少需要故障后1～2个周波才可以检测出；执行机构的动作时间与消弧装置的运行方式有关：预调式消弧线圈的动作时间就是阻尼电阻的短接时间，可达到10μs以内，但考虑到阻尼电阻可以减小补偿电流的暂态过渡时间，加快消弧线圈的响应，一般会在接地发生后根据输出电流直流分量的大小，延时短接阻尼电阻；随调式消弧线圈在故障发生后调节消弧线圈进行快速补偿，响应速度在60ms以上。可见，在故障发生到消弧线圈投入之间，至少要经过2～5个周波的时间。

本发明在分析消弧装置的运行特点及其动作过程对配网单相接地故障零序电压和零序电流的影响基础上，采用故障发生及补偿装置动作全过程的电流数据，并经过GPS精确同步，提出一种基于全波形信息的配网线路故障定位方法。该方法提高了接地故障定位的灵敏度和可靠性，并在高阻接地时也同样适用。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于全波形信息的配网线路故障区段定位方法，包括以下三个步骤：

步骤S1，故障发生后，测量母线三相电流和母线零序电压，判断故障类型，并确定故障相和故障时刻；

步骤S2，若判断故障类型为相间故障，测量故障后至继电保护装置动作前各条线路始端的三相电流，选出故障线路；