[发明专利]基于多线路零序电流信息的花瓣式城市电网接地故障精确定位方法

权利要求书

1.一种基于多线路零序电流信息的花瓣式城市电网接地故障精确定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)由于花瓣式城市电网主干线上每段线路两端均安装有保护装置和断路器，因此每一条花瓣环网主干线上均装有偶数个保护装置，按照顺时针方向，对各线路和保护装置依次进行编号，并称编号较小的保护装置所在线路为上游线路，编号较大的保护装置所在线路为下游线路，在花瓣式城市电网每个花瓣的母线处设置一个集中式信息处理中心，预先按照编号写入单一花瓣主干线上所有线路的线路长度和单位长度线路零序阻抗信息；

2)各保护装置按照躲开正常运行时可能出现的最大不平衡电流进行整定，将该整定值作为各保护装置接地故障的启动值I_(0)qd，整定公式为，

其中：K_rel为大于1的可靠系数；

K_re为小于1的返回系数；

I_unb为正常运行时的最大不平衡电流，

一旦有保护装置检测到流过的零序电流大小大于整定值，就会向集中式信息处理中心发送发生接地故障信息；

3)根据主干线各条线路长度和接入的负载和分布式电源的情况，在主干线上确定平衡点及其所在线路，所述平衡点有如下性质：当平衡点处发生接地短路故障时流过平衡点所在线路两端保护的零序电流相等，根据花瓣式城市电网的故障分析结果可知，当电网中含有负载和分布式电源时，同一故障点发生单相接地故障时比发生两相接地故障时流过故障点两侧保护的零序电流要更大，并且当主干线上的平衡点处发生接地短路故障时，流过故障点所在线路两端保护的零序电流相等，而此时流过非故障线路两端保护的零序电流也相等；因此，预先在集中式信息处理中心中存入以主干线平衡点位置发生单相接地故障时的零序电流值乘以大于1的可靠系数得到的数值I_(0)pj，并作为后续故障定位判据；

4)当花瓣式城市电网主干线上发上单相或两相接地故障时，主干线上含有三条线路的单一花瓣在考虑三种不同情况下复合序网的零序网络，第二条线路发生接地故障，其中Z_S为系统的零序等效阻抗，Z_L1、Z_L2、Z_L3分别为三条线路L₁、L₂、L₃的零序阻抗，Z_load为负载的零序阻抗，Z_DG为分布式电源升压变压器的零序阻抗，R_f为故障点的过渡电阻，分别为流过编号为2、3、4、6的保护装置的零序电流，α为故障点到保护3的距离与线路L₂长度的比值，

根据故障分析可以列出更具通用性的相关方程如式所示：

其中：Z_Li(0)为故障点所在线路上游线路L_i的零序阻抗，1≤i＜f；

Z_Lf(0)为故障点所在线路L_f的零序阻抗；

Z_Lj(0)为故障点所在线路下游线路L_j的零序阻抗，若该单一花瓣主干线上共有n条线路，则有f＜j≤n；

和分别为单相或两相接地故障时流过线路L_i和线路L_j下游侧保护即编号为2i和2j的保护的零序电流有效值；

和分别为单相或两相接地故障时流过故障点所在线路L_f两端保护的零序电流有效值；

α为故障点到故障点所在线路上游侧保护的距离与故障点所在线路长度的比值，

继而由式可推导得到α的表达式如式所示：

若集中式信息处理中心收到发生接地故障信息，则立刻向各保护装置发送指令，让各保护装置上传流过本装置的零序电流信息，集中式信息处理中心收到零序电流信息后，对比流过同一线路两侧保护的零序电流大小，并根据不同情况采取不同定位策略。

2.根据权利要求1所述的基于多线路零序电流信息的花瓣式城市电网接地故障精确定位方法，其特征在于：所述步骤4)中定位策略的具体操作如下：

i)若流过某线路两端保护的零序电流不相等，则信息处理中心判定该线路为故障线路，并且由该线路上编号较小的保护即奇数号保护给出故障点定位结果，即根据式求得α，进而可以求得故障点与该线路上奇数号保护之间的距离l₁为αZ_Lf(0)；

ii)若流过平衡点所在线路两端保护的零序电流相等，并且该零序电流值小于预先整定的I_(0)pj，则信息处理中心直接判定故障位置位于该线路上平衡点所在位置；

iii)若流过平衡点所在线路两端保护的零序电流相等，并且该零序电流值大于预先整定的I_(0)pj，同时在超过1s时间内该线路保护仍处于零序电流启动状态，则信息处理中心发出告警信号，可能存在断路器拒动、通信错误或失败。