[发明专利]一种配电系统短路保护的选线方法、装置及其系统

说明书

本发明涉及一种配电系统短路保护的选线方法、装置及其系统，属于电力系统继电保护技术领域。主要包括电流信号和弧光信号，两种判据取“与”操作进行出口，即把弧光信号作为配电系统短路精确保护方法的启动信号，经一定的延时，将电流信号作为配电系统短路精确保护方法的动作信号，即把传统的直接取“与”操作，变换成中间有一定延时的顺序控制，可有效提高保护方法的可靠性，兼顾准确性与敏感性的矛盾。同时一种配电系统短路保护的选线装置及系统也是根据选线方法进行研制的。

技术领域

本发明涉及一种配电系统短路保护的选线方法、装置及其系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

城市配电网主要以开关柜和电缆为主，发生的故障多为永久性故障，单相接地、相间短路故障经过长时间运行，易引发严重的电缆沟、开关柜、甚至变电站起火事故。接地故障电流由于电与介质初期不稳定接触、电弧不稳定燃烧、介质物理化学变化等原因，因而弧光故障具有一定的随机性，故障电流存在非线性畸变，这一特点得到研究者的广泛认同，这种畸变主要源于燃弧过程中阻抗和介质的非线性。

DL/T 872-2016《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术条件》规定： 故障选线装置应能准确选出故障支路，中性点经消弧线圈接地方式时，需要注入变频和行波信号，即不能对接地故障性质进行判断，不易及时切除永久性单相接地故障线路，在发生人身触电时不能及时脱离电源，存在较大的安全风险；当中性点经小电阻接地时，故障电流较大，可抑制间歇性弧光接地过电压的产生，馈线零序保护会顺利动作使线路跳闸，但动作时间较长(大于3s)，假设故障线路不能被及时切除，线路会造成极大的人身安全风险，2019年5月10日南方电网公司某供电局10kV组合互感器(油浸式)爆炸起火，线路保护装置动作时间太慢，没有及时切断电源，并最终导致2人死亡事故，教训极其惨烈，如图1 所示。在电气火灾和人身防护的需求下，弧光保护技术得到快速发展，GB/T 14598.302-2016《弧光保护装置技术要求》对配电系统弧光保护装置提出动作时间在20ms内切除弧光故障，弧光保护逻辑有弧光单判据，弧光和电流双判据两种方式，目前应用较多的是双判据，保护装置动作逻辑如图2所示，多处安装弧光探头和电流传感器，但由于弧光保护逻辑的限值，并没有开展故障选线/选相，致使出口跳闸信号一般都送入进线断路器处，这样扩大了停电范围，影响了供电可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种配电系统短路保护的选线方法、装置及其系统，通过采集电流信号和弧光信号进行分析处理，能够精确选出故障线路。

本发明采用的技术方案是：一种配电系统短路保护的选线方法，包括如下步骤：

第一步、弧光信号F作为配电系统短路精确保护方法的启动信号，Fset表示保护装置安装时设定的弧光传感器阈值，当F≥Fset时，开展第二步，否则持续第一步检测；

第二步、延迟时间T；

第三步、从保护绕组采集配电系统中的电流信号，通过傅里叶变换，剔除工频量50Hz电流信号，得到除工频外所有特征频带信息；

第四步、利用定义峰谷检测器

式中：算子O_thi定义为特征频带下电流的波峰点数据；算子O_bhi定义为特征频带下电流的波谷点数据， i(t)·g(n)表示两种信号进行图形形态学的闭运算，表示两种信号进行图形形态学的开运算，根据De(t)得到故障电流突变的方向d_i，d_i表示第i条线路电流突变的方向，定义线路突变方向S：式中S为各条线路特征频带下电流首波头的整体突变方向，根据特征频带下故障线路首波头峰谷形态与各线路电流首波头的整体峰谷形态相反的原理判断出可能存在故障的突变线路为线路i，若没有发现可能存在故障的突变线路，则退回第三步；