[发明专利]基于交流信号注入的离线式架空线单相接地故障定位方法

说明书

一种基于交流信号注入的离线式架空线单相接地故障定位方法，在单相接地故障发生后，隔离故障线路并利用信号发生装置向三相线路同时注入交流电压信号；根据分支点处不同支路的零序导纳角差异判定故障支路，再利用故障支路不同检测点的零序导纳角差异确定故障方向；本发明是对基于故障点两侧信号幅值差的故障离线定位方法的改良，综合利用故障支路与非故障支路、故障点上下游的零序导纳角信息作为新的单相接地故障定位思路，避免了故障点两侧信号幅值差方法存在线路电容分流作用以及非接触式信号测量方法测量精度低的问题。相比于已有信号幅值差定位方法，其不受系统结构和运行方式的影响，可以耐受更高的过渡电阻，适用范围更广，可靠性更高。

技术领域

本发明属于电网故障检测及定位技术领域，具体涉及一种基于交流信号注入的离线式架空线单相接地故障定位方法，适用于架空配电线路永久性单相接地故障的情况。

背景技术

配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，对促进经济社会进步具有重要的支撑与保障作用。配电线路结构复杂，自然环境变化多样，易发生接地故障，其中以单相接地故障发生的概率最高。当发生单相接地故障时，故障产生的健全线路过电压易导致绝缘薄弱点击穿，可能引发短路故障，扩大故障范围，甚至造成供电中断。近年来，随着经济发展社会进步，用户对供电质量和供电可靠性的要求也越来越高，使得停电造成的经济损失以及社会的不良影响也越来越大。此外，单相接地故障同样会产生威胁人身安全的事故，如电弧燃烧导致森林火灾、树障与人体触电等。

确定故障点的精确位置对于快速、准确、有效地找到并及时消除故障、恢复供电具有十分重要的意义。目前区段定位技术已相对成熟，零序电流比较法、谐波分量法、中电阻法、矩阵法等故障区段定位技术广泛应用于城市配电网中，但故障点的精确定位仍依赖于人工巡线的方式，需要巡检人员沿故障线路以目测的方式查找故障点。该定位方法不仅消耗大量的人力、物力，而且肉眼观察难于发现绝缘子击穿、避雷器内部故障等隐蔽故障。此外，若故障发生在恶劣天气或者地形复杂区域，无疑会对人工巡线造成很大困难，从而延长了故障定位时间。故现场亟需一种切实有效的单相接地故障定位方法来解决这一难题。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于交流信号注入的离线式架空线单相接地故障定位方法，旨在解决架空配电线路的永久性单相接地故障问题。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于交流信号注入的离线式架空线单相接地故障定位方法，包括：

步骤1，配电网的架空线单相接地故障发生后，隔离架空线的单相接地故障线路并利用信号发生装置向架空线的三相线路同时注入频率恒为f、相位恒为θ的交流电压信号；

步骤2，控制器通过卫星通信模块来借助卫星作为授时源以及通过非接触式信号测量装置沿架空线的线路采集第j条支路上第k个检测点Q_jk处的零序电流信号，计算得到该检测点零序导纳角其中j＝1,2…m，k＝1,2…n，m为支路数量，n为第j条支路上的检测点数量；

步骤3，令k＝1，依次比较每一个分支点处不同支路首端Q_j1的零序导纳角与设定的门槛值若条件满足判据，则判断该检测点所在支路发生永久性单相接地故障，并执行步骤4，否则令j＝j+1，执行步骤3；

步骤4，在确定故障支路的前提下进行故障点精确定位；

步骤5，若j≤m，则执行步骤3，否则可确定线路首段至线路末端无永久性单相接地故障发生。

优选地，步骤2具体包括：

步骤2.1：控制器选取零序电流信号注入后的某时刻作为零时刻，记为t₀，零时刻t₀对应零序电流信号的相位记为θ_t0；

步骤2.2：以卫星作为授时源，该授时源提供出同步信号发生与作为信号测量装置的控制器的时钟；