本發(fā)明涉及一種小電流接地系統(tǒng)高阻故障選線方法，適用于小電流接地方式的配電系統(tǒng)，屬于配電網(wǎng)故障檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

受自然環(huán)境、線路架空距離低等因素影響，配電網(wǎng)中常發(fā)生經(jīng)非理想導(dǎo)體的單相高阻接地故障，如導(dǎo)線跌落在草地、馬路、沙地、水塘等。據(jù)不完全統(tǒng)計，高阻接地約占到接地故障總數(shù)的5-10％。法國小電流接地系統(tǒng)有超過12％的接地故障為高阻接地故障。由于高阻接地故障電流小(一般為A級)、故障點不穩(wěn)定等原因，當(dāng)配電線路發(fā)生永久性高阻接地故障后難以被檢測到，使得系統(tǒng)長時間帶故障運行，這可能導(dǎo)致相間故障或短路故障，擴大故障范圍。因此當(dāng)線路發(fā)生高阻故障后，需要快速的定位到故障區(qū)段并做出相應(yīng)隔離措施。特別是對于諧振接地系統(tǒng)，由于消弧線圈的補償作用，故障線路故障區(qū)段工頻電流和健全區(qū)段相比沒有明顯故障特征等原因，諧振接地系統(tǒng)的高阻接地故障定位仍然是一個非常大的挑戰(zhàn)。

近年來，小電流接地方式配電網(wǎng)中發(fā)生單相(小電流)接地故障時，在故障線路選擇基礎(chǔ)上，確定故障點距離或故障區(qū)段，可以進一步縮小故障查找和修復(fù)時間，將成為小電流接地故障檢測技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點、重點?，F(xiàn)有的針對低阻接地故障區(qū)段定位方法可分為兩類：一類是主動式定位方法，利用一次設(shè)備動作產(chǎn)生較大的擾動電流或者利用人工直接向系統(tǒng)注入特定電流調(diào)節(jié)消弧線圈的補償度，根據(jù)零序電流變化量確定故障區(qū)段；另一類是被動式定位方法，利用接地故障過渡過程中的暫態(tài)信號幅值比較、極性比較、功率方向等原理進行故障定位。現(xiàn)有的低阻(金屬性)接地故障定位尚未完全解決，且均不適用于高阻接地故障，因此更是無暇顧及關(guān)于故障電氣量特征不明顯的高阻接地故障定位技術(shù)的研究，所以鮮少見到相關(guān)的研究報道。

對于小電流接地系統(tǒng)，工頻電流自身無明顯故障特征無法直接用以故障檢測(工頻電流有功分量理論上可行，但含量較小、易受TV/TA傳變特性影響，實用存在較大困難)。本專利利用高阻接地故障過渡過程中消弧線圈與系統(tǒng)對地電容間并聯(lián)諧振產(chǎn)生的暫態(tài)電氣量實現(xiàn)故障定位將具有獨特的優(yōu)勢，為小電流接地系統(tǒng)高阻接地故障定位技術(shù)研究提供一個全新的思路，有著廣泛的實際應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生高阻接地時的故障定位問題，提出一種基于暫態(tài)電流在母線暫態(tài)電壓上投影分量波形比較，適用于終端監(jiān)測線路的小電流接地方式配電系統(tǒng)(即存在由三個或以上監(jiān)測點圍成的區(qū)段)的高阻接地故障定位方法,其特征在于：終端在線采集零序電流及零序電壓，當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，按以下步驟進行故障定位：

a.當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當(dāng)零模電壓或零模電流突變量超越預(yù)設(shè)門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓u_b、故障線路各監(jiān)測點零序電流i_0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i_{0j_T}、u_{b_T}，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將故障線路各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，根據(jù)下述公式計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影分量i_{0j_T_P}：

e.計算包含投影分量極性與幅值信息的特征值I_{0j_T_P}：

f.計算最大投影分量的特征值的二分之一為閾值I_th：

g.計算各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差γ_km：

γ_km＝I_{0m_T_P}-I_{0k_T_P}

若存在γ_km＞i_th，則該區(qū)段為故障區(qū)段，若不存在γ_km＞i_th，則該線路最末區(qū)段為故障區(qū)段。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作更進一步說明：

附圖1為一種典型配網(wǎng)自動化定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為選線流程框圖；

附圖3為典型配電線路仿真模型；

附圖4(a)(b)(c)分別為附圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為30Ω的高阻接地故障時各候選監(jiān)測點電流母線電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對比；

附圖5(a)(b)(c)分別為附圖3所示系統(tǒng)中發(fā)生接地電阻為1500Ω的高阻接地故障時各候選監(jiān)測點電流母線電壓的零序分量、暫態(tài)分量和投影分量波形對比；

具體實施方式

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明擬用下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

I、如附圖1所示是基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)平臺的小電流接地故障定位系統(tǒng)，由安裝于變電站內(nèi)部的站內(nèi)終端(小電流接地故障選線裝置)、安裝于線路各監(jiān)測點的線路終端(FTU)、安裝于主控室的小電流接地故障定位主站及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。該定位系統(tǒng)具體工作流程如下：

1)正常運行時系統(tǒng)工作流程

線路中的饋線終端一直處于對線路各監(jiān)測點零序電流和零序電壓(有條件時)信號采樣的狀態(tài)，并將零序電壓采樣信號或零序電流變化量的與裝置啟動門檻值進行比較判斷母線零序電壓幅值是否處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，判斷是否符合裝置啟動條件；選線裝置負責(zé)監(jiān)測母線零序電壓和各條饋線出口零序電流信號，正常工作時對監(jiān)測信號進行采樣，并將零序電壓的采樣值與裝置啟動門檻值進行比較，判斷線路中是否有故障發(fā)生；定位主站負責(zé)接收饋線終端和選線裝置上報的故障數(shù)據(jù)，并進行故障定位，正常工作時會對饋線終端和選線裝置進行狀態(tài)查詢，避免裝置退出工作狀態(tài)。

2)故障時系統(tǒng)工作流程

線路中發(fā)生小電流接地故障時，線路饋線終端根據(jù)零序電流變化量或零序電壓(有條件時)信號啟動，記錄各監(jiān)測點三個周波的故障零序電壓電流信號，并將帶有時間標(biāo)簽的故障數(shù)據(jù)上報至定位主站；選線裝置根據(jù)母線處零序電壓啟動，當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，啟動裝置，并記錄母線處零序電壓、各條饋線母線出口處的零序電流信號、故障持續(xù)時間、故障發(fā)生時間、故障線路、故障相等故障數(shù)據(jù)，并將故障數(shù)據(jù)作相應(yīng)的轉(zhuǎn)化上報至定位主站；定位主站負責(zé)接收選線裝置和饋線終端上報的故障數(shù)據(jù)，并根據(jù)如下步驟進行故障區(qū)段定位。

a.當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當(dāng)零模電壓或零模電流突變量超越預(yù)設(shè)門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓u_b、故障線路各監(jiān)測點零序電流i_0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i_{0j_T}、u_{b_T}，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將故障線路各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，根據(jù)下述公式計算各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流的投影分量i_{0j_T_P}：

e.計算包含投影分量極性與幅值信息的特征值I_{0j_T_P}：

f.計算最大投影分量的特征值的二分之一為閾值I_th：

g.計算各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差γ_km：

γ_km＝I_{0m_T_P}-I_{0k_T_P}

若存在γ_km＞i_th，則該區(qū)段為故障區(qū)段，若不存在γ_km＞i_th，則該線路最末區(qū)段為故障區(qū)段。

II、基于附圖3所示中性點經(jīng)消弧線圈接地的混合線路模型，設(shè)置線路5區(qū)域2發(fā)生高阻接地故障，驗證上述算法的有效性。

(一)發(fā)生30Ω的高阻接地故障

a.當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路5，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當(dāng)零序電壓或零序電流突變量超越預(yù)設(shè)門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站，如圖4(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓u_b、故障線路各監(jiān)測點零序電流i_0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i_{0j_T}、u_{b_T}，如圖4(b)所示，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將故障線路各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，如圖4(c)所示。

e.計算包含投影分量極性與幅值信息的特征值I_{0j_T_P}：

I_{01_T_P}＝11.971A，I_{02_T_P}＝13.134A，I_{03_T_P}＝-3.113A，I_{04_T_P}＝-1.555A。

f.計算最大投影分量的特征值的二分之一為閾值I_th：

g.計算各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差γ_km：

γ_km＝I_{0m_T_P}-I_{0k_T_P}

γ₁₂＝-1.163A，γ₂₃＝16.247A，γ₃₄＝-1.558A。

h.選取各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差大于閾值的區(qū)段2為故障區(qū)段。

f.選擇反極性兩監(jiān)測點之間的區(qū)段2為故障區(qū)段。

(二)發(fā)生1500Ω的高阻接地故障

a.當(dāng)母線零序電壓幅值處于U_th1＜U_b＜U_th2時(一般的U_th1＝15V，U_th2＝90V)，則說明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，變電所終端啟動，選擇故障線路5，并將選線結(jié)果和故障線路出口零序電流采集數(shù)據(jù)上報主站；

b.當(dāng)零序電壓或零序電流突變量超越預(yù)設(shè)門檻時，各饋線終端啟動，將故障零序電壓電流采集數(shù)據(jù)上報主站，如圖5(a)所示；

c.主站接收變電所終端和饋線各監(jiān)測點零序電壓電流采集數(shù)據(jù)，對零序電壓u_b、故障線路各監(jiān)測點零序電流i_0j數(shù)據(jù)進行濾波，分別提取其暫態(tài)分量i_{0j_T}、u_{b_T}，如圖5(b)所示，對健全線路終端數(shù)據(jù)則不予處理；

d.將故障線路各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，如圖4(c)所示。

e.計算包含投影分量極性與幅值信息的特征值I_{0j_T_P}：

I_{01_T_P}＝0.901A，I_{02_T_P}＝1.017A，I_{03_T_P}＝-0.101A，I_{04_T_P}＝-0.073A。

f.計算最大投影分量的特征值的二分之一為閾值I_th：

g.計算各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差γ_km：

γ_km＝I_{0m_T_P}-I_{0k_T_P}

γ₁₂＝-0.116A，γ₂₃＝1.118A，γ₃₄＝-0.028A。

h.選取各區(qū)段上、下游各監(jiān)測點暫態(tài)零序電流投影分量特征值之差大于閾值的區(qū)段2為故障區(qū)段。

f.選擇反極性兩監(jiān)測點之間的區(qū)段2為故障區(qū)段。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。