[发明专利]一种基于零序电流分布特性的配电网综合故障研判方法

说明书

本发明公开了一种基于零序电流分布特性的配电网综合故障研判方法，包括如下步骤：通过针对零序电流分布特征分析，对小电流接地系统故障特性进行研究；根据健全线路与故障线路的零序电流分布特征差异，构造故障区段辨识判据；基于层次聚类算法对配电网故障区段进行辨识。本发明的故障研判方法基于零序基频分量，采样要求低、抗噪能力强，提高了区段辨识方法的适应性；使用多周期故障数据，放大区段两端零序电流幅值的差异，抗干扰能力强，提高了区段辨识方法的可靠性；对故障数据进行层次聚类分析，定义距离比值筛选故障线路，简单、直观，提高了区段辨识方法的准确性。

技术领域

本发明涉及一种配电网综合故障研判方法，尤其涉及一种基于零序电流分布特性的 配电网综合故障研判方法，属于配电网技术领域。

背景技术

电能质量的高低对于维护电力系统安全可靠的运行起着不可或缺的作用，在目前世 界上6～35kV配电网系统中，电力系统出现故障所占比例最大的是单相接地故障。当系统中的某一相接地时，但由于故障电流比较小，所以在故障发生后仅仅相电压产生改变，但是线电压还是保持对称，还能够对用户正常供电，因此，当发生单相故障后，系统可 以带电运行一段时间，但是保护设备需要快速做出动作并发出故障信号，采取恰当的解 决办法，缩短故障时间，提高供电可靠性。

目前，世界各国电力系统水平随着经济的高速发展也得到了提高，配电网的规模越 来越大，出线越来越多，为了提高配网系统的节能高效性，电缆和架空线混合的出线方式被大量使用，致使配电系统的对地电容增大，当发生接地时流过线路的故障电流随之 增大，如果在这种情况下发生单相接地故障而没有及时处理，那么就很容易引发其他更 严重的故障，倘若长时间处于单相接地的运行模式下，极有可能导致电力系统失去平衡， 会威胁到整个系统的运行安全。此外，由于发生单相接地后的非故障相的相电压突增为 原来的3倍，会对配电设备的绝缘性能产生影响，大大增加了事故发生的可能性。因此， 为了保证系统的可靠性及安全性，必须要准确识别并及时找出故障线路。

发明内容

发明目的：本发明的目的为提供一种保证用户的正常用电、提高配电网的安全可靠 性、减少误判造成的严重后果、避免造成更大范围的危害和影响的基于零序电流分布特性的配电网综合故障研判方法。

技术方案：本发明的基于零序电流分布特性的配电网综合故障研判方法，包括如下 步骤：

(1)通过针对零序电流分布特征分析，得到小电流接地系统故障特性；

(2)根据所得故障特性研究健全线路与故障线路的零序电流分布特征差异，构造故障区段辨识判据；

(3)根据构造的故障区段判识判据并基于层次聚类算法对配电网故障区段进行辨识。

进一步地，步骤(1)中零序电流分布特征包括：

对于故障线路，故障点至线路末端的的零序电流分布与健全线路一致；而母线至故 障点线路上的零序电流与中性点接地方式有关；

不接地系统线路上的零序电流为健全线路对地电容电流之和与不接地系统线路对 地电容电流之和，不接地系统线路上的零序电流沿母线至故障点方向递增；

谐振接地系统线路上的零序电流包括健全线路对地电容电流之和、谐振接地系统线 路上对地电容电流之和以及消弧线圈补偿的电感电流，谐振接地系统线路零序电流幅值 沿母线至故障点方向递减。

步骤(1)中零序电流分布特征分别利用如下公式计算零序参数恒定的线路上每一点处的零序电流相量：

其中，x为故障点与线路始端的距离，分别为线路始端零序电流、电压相量，分别为线路末端零序电流、电压相量，γ⁽⁰⁾为零序网络的传播常数，Z_c⁽⁰⁾为零序网络的特征阻抗，为零序电流向量，L为线路长度。