[发明专利]一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法

说明书

一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法，属于配电网继电保护领域。以往的利用暂态高频分量的定位方法在高阻故障时无法保证正确性，因此需要探索新的定位方法。本发明提出一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法，首先当母线零序电压幅值位于一定范围内时，判定为发生高阻接地故障，各终端启动，将选线结果以及故障零序电压、电流采集数据上报主站，然后利用零序电流、电压的暂态分量计算暂态能量，比较各区段上、下游各监测点的暂态能量的极性，若二者极性相同，则该区段为健全区段，否则为故障区段。本发明在故障接地电阻较高、故障的暂态分量频率较低时仍然可以适用，有着广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明提出一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法，适用于谐振接地系统，属于配电网继电保护领域。

背景技术

随着利用故障暂态电气量、中性点附加中电阻等选线技术的不断成熟，谐振接地系统低阻接地故障的选线问题基本得到解决。高阻接地故障传统保护难以可靠动作的问题成为新的研究热点。高阻接地故障是指裸露的带电导线和非理想导体的直接接触，包括导线断线坠落接地、经树障接地等。国外有报道称，被记录下来的高阻接地故障占配电网故障的5％～10％，实际的故障比例应该更高。由于故障点过渡电阻可达上千欧姆甚至更高，故障信号极其微弱，检测难度极大。根据电力系统继电保护委员会(PSRC)高阻接地故障的研究报告，传统保护技术检测高阻接地故障成功率不足20％。中压配电线路多集中在城乡市区，导线坠落接地极易发生触电事故，加之其检测难度大、不能快速切除等原因，高阻接地故障易造成严重的人身伤害与重大的社会影响。据统计，巴西平均每年53.6人死于高阻接地故障。近年来，我国也已报道过多起导线坠地引起的人身触电事故。因此，高阻接地故障发生时需要快速的定位到故障区段并做出相应隔离措施。

小电流低阻接地故障区段定位技术主要分为两个发展方向：一是利用一次设备动作产生较大的扰动电流，或者向系统注入特定电流，通过检测附加电流信号选择故障线路的主动式定位方法；二是利用故障信号的幅值与方向(相位)信息指示故障的被动式定位方法。

在谐振接地系统发生低阻接地故障时，大量选线方法利用了高频暂态分量的特征定位故障接地点，但当故障接地电阻增大时，线路上的故障电气量的特征也会发生改变，具体表现如下：暂态分量的最高频率仅稍高于工频，消弧线圈对暂态的影响不能忽略；故障点上游与下游的暂态电流之间的极性关系将无法确定；暂态电流的幅值较小。即，此类方法将无法保证选线的正确性。

总体而言，现有的低阻接地故障定位问题尚未完全解决，且对高阻接地故障的适用性均未可知，在国内很少见到相关报道。

本专利利用计算得到的线路检测点处的暂态能量极性来反映能量流动的方向，实现故障定位，具有独特的优势，在故障接地电阻较高、故障的暂态分量频率较低时仍然可以适用。为谐振接地系统高阻接地故障定位技术研究提供了一个全新的思路，有着广泛的实际应用价值。

发明内容

本发明目的在于解决谐振接地系统中发生高阻接地时的故障定位问题，基于对各线路测量的暂态能量的特征的分析，提出了一种利用故障暂态能量的谐振接地系统高阻接地故障定位方法。

a.选线装置在线采集母线零序电压，当母线零序电压幅值U₀处于U_thl<U₀<U_thZ时(一般的U_thl＝15V，U_thZ＝90V)，则说明系统发生高阻接地故障，变电所终端启动，选择故障线路，并将选线结果和故障线路出口零序电流采集数据上报主站；

b.当零模电压或零模电流突变量超越预设门槛时，各馈线终端启动，将故障零序电压电流采集数据上报主站；

c.主站接收变电所终端和馈线各监测点的零序电压电流采集数据，根据下述公式计算故障线路各监测点处的暂态能量w_{j_T}：