CN101545944A - 一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，包括确定M，N两地线路的总长度L总和总阻抗Z总，并在故障发生后注入信号，当M，N两地中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地***分别在M，N两地进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差；根据|Z|＝|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗ZM，ZN的模以及ZM，ZN的相角φM，φN，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离。本发明在信号幅度较强时容易探测，在配电网中损耗低，且算法简单，精确度高。

Description

一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法
技术领域
本发明涉及一种故障定位方法，具体涉及一种用于小电流接地***配电网单相接地故障点自动定位的方法。
背景技术
我国6～66kV配电网络，大多采用小电流接地***运行方式。单相接地故障是其最主要的故障类型。一旦发生单相接地故障，传统的方法是人工目测对各条支路巡线检查，费时费力；而且需要进行大量拉闸操作，对电网正常运行和生产生活带来很大不便。目前国内的定位方法有以下几种：行波法：在故障线路一端注入高频率行波，根据行波从故障点返回的时间和波速计算故障距离。缺点是高频率行波在配电网的衰减和畸变很严重，行波头难以辨认，定位精度不高。S注入法：利用连接在PT上的装置自动监测线路的相电压，在单相接地故障发生后断开线路并通过PT注入频率介于工频n次和n+1次谐波之间的信号。配合人手持电流探测器沿线探测确定故障点。该方法需要手持探测器人工巡线，未实现自动定位。阻抗法：利用故障录波设备记录故障时刻的电压和电流量，计算出故障回路的阻抗，因为线路度与阻抗成正比，便可求出故障距离。缺点是故障时录波设备记录到的电压电流量微弱，难以探测。定位算法需要解迭代过程，易出现结果不收敛或出现伪根的情况。而解微分方程的算法易受过渡电阻和***运行方式的影响。目前的方法都未能满意的实现配电网单相接地故障的自动定位。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种信号幅度较强容易探测，在配电网中损耗低，且算法简单，精确度高的用于小电流接地***配电网单相接地故障自动定位的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，包括确定M，N两地线路的总长度L总和总阻抗Z总，并在故障发生后注入信号，当M，N两地中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地***分别在M，N两地进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差；根据|Z|＝|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗ZM，ZN的模以及ZM，ZN的相角φM，φN，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离，
Figure A200910116781D00041
Figure A200910116781D00042
Figure A200910116781D00043
其中
Figure A200910116781D00044
L总和Z总是测量得到的固定参数，L1，L2分别为单相接地故障点P距离线路两端M，N的距离，即为定位结果。
一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，在故障线路双端注入信号、测量返回信号后，更换注入信号的频率，然后重新测量返回信号，更换多组频率后，对得到的各频率下的电压、电流数据分别计算得到故障距离，并取平均值。
一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，分别在M，N两地注入的信号是频率均介于50Hz的n次和n+1次倍数之间并小于1kHz的电压信号。
一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，注入信号经过接地过渡电阻到达大地，经过大地分别返回到M，N注入点，形成回路。
本发明的有益效果如下：
1.通过在故障线路双端测量返回信号的幅度和相位信息，定量计算，实现单相接地故障自动定位；
2.采用低频注入信号，在配电网中损耗低，精确度高。
3.通过双端测量，在算法上抵消了过渡电阻的影响，定位过程不受过渡电阻的大小和类型的影响；
4.本专利可以分别测量双端数据，并不需要双端数据同步，实施方便灵活。
5.计算过程简单，仅仅涉及一次三角函数运算和一次开平方运算，其它均为代数运算。有利于实现快速、准确的故障定位。
本发明能够实现小电流接地***配电网单相接地故障的自动定位，并且算法简单、不需要双端数据同步、不受过渡电阻的大小和类型影响，可以节约故障排查的时间，减小故障对生产生活的影响，提高电网运行的可靠性。
具体实施方式
M，N两地之间的配电线路可能发生单相接地故障。利用本专利所述方法进行定位的步骤如下：
1.确定L总和Z总：通过已知的线路参数获得M，N两地线路长度L总，以及M，N之间线路的总阻抗Z总。Z总也可以通过如下方法获得：在M地注入电压信号Ui M，在N地用金属直接接地。注入信号在N地直接经过大地返回到M地，形成回路。测量M地的返回电流ICT M，以及电压和电流的相位差。根据|Z|＝|U/|I|，结合PT、CT的放大倍数，可以得到|Z总|，以及
Figure A200910116781D00051
L总和Z总是定位计算所需的参数，将它们存储到定位***的主机中。
2.双端电压注入和返回电流的测量：当M，N中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地***分别进行信号注入和测量。注入频率介于50Hz的n次和n+1次倍数之间，并小于1kHz的电压信号Ui M，Ui N，测量返回电流信号ICT M，ICT N的幅度，以及Ui M、Ui N与ICT M、ICT N的相位差。完成一个频率下的注入和测量后，将测量数据存储到主机中，利用单片机控制DDS信号源更换若干个不同的频率分别进行注入和测量。
3.主机计算：通信模块负责把本地的测量结果发给对方。两地的主机首先根据|Z|＝|U|/|I|，
Figure A200910116781D00061
结合PT、CT的放大倍数，依次求出ZM，ZN的模和相角φM，φN。然后在汇合对方数据后，结合第一步得到的L总，Z总，根据公式(1)-(3)，计算出故障点距M，N两地的距离。根据多个频率下的测量数据分别计算出故障距离并取平均值。计算结果是故障点P距离M地的距离为x。

Claims (4)

1、一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，包括确定M，N两地线路的总长度L总和总阻抗Z总，并在故障发生后注入信号，其特征在于当M，N两地中间的P点发生单相接地故障时，在选线设备选出故障相后，两地***分别在M，N两地进行信号注入，并测量返回电流信号的幅度，以及其与注入电压信号的相位差；根据|Z|＝|U|/|I|，以及测得的注入电压、返回电流信号的幅度及其相位差，算出从M，N两端经P点接地的回路总阻抗ZM，ZN的模以及ZM，ZN的相角φM，φN，进一步通过如下公式算出故障点P距离M地的距离，
Figure A200910116781C00022
Figure A200910116781C00023
其中
Figure A200910116781C00024
和Z总是测量得到的固定参数，L1，L2分别为单相接地故障点P距离线路两端M，N的距离，即为定位结果。
2、根据权利要求1所述的一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，其特征在于在故障线路双端注入信号、测量返回信号后，更换注入信号的频率，然后重新测量返回信号，更换多组频率后，对得到的各频率下的电压、电流数据分别计算得到故障距离，并取平均值。
3、根据权利要求1或2所述的一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，其特征在于分别在M，N两地注入的信号是频率均介于50Hz的n次和n+1次倍数之间并小于1kHz的电压信号。
4、根据权利要求1或2所述的一种小电流接地***配电网单相接地故障定位方法，其特征在于注入信号经过接地过渡电阻到达大地，经过大地分别返回到M，N注入点，形成回路。
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