CN105116290B - 小电流接地***单相接地故障区段的定位方法 - Google Patents

小电流接地***单相接地故障区段的定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，利用小电流接地***发生单相接地故障时故障线路与非故障线路具有不同的零序电流电压相位关系的特点，根据流经线路的零序电流与零序电压的相位关系来对各个馈线终端设备进行置位，并上传至主站；主站再根据馈线终端设备的状态位数值进行逻辑运算，完成对故障线路的选择；然后通过对故障线路中各馈线终端设备状态位数值的检测，完成对故障区段的判断和选择；具有编程简单、易实现、适用于中性点不接地和经过消弧线圈接地两种运行方式的特点。

Description

小电流接地***单相接地故障区段的定位方法
技术领域
本发明涉及电力***故障检测技术领域，特别是一种用于对小电流接地***发生单相接地时故障区段进行定位的方法。
背景技术
目前，我国35kV及以下配电网大多采用中性点非有效接地的运行方式，即中性点不接地或经过消弧线圈接地的方式。对于这两种接线方式，***发生单相接地故障时由于接地点故障电流值小，电力***规定可以允许***带故障运行1~2h，以提高供电可靠性。但是，由于此种运行方式下非故障相电压会升至线电压，长期运行将危害线路的绝缘水平，还有可能扩大为相间短路，影响电力***安全运行。因此，尽快找到故障线路，并隔离故障区段排除故障，对电力***安全稳定运行具有重要意义。配电网发生单相接地故障的选线技术一直是研究热点，但由于配网结构日趋复杂，故障点电流小等原因，单相接地故障快速准确选线问题一直未能圆满解决，区段定位难度更大。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种针对小电流接地***，用于对发生单相接地的故障区段进行快速、准确定位的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，所述定位方法基于定位***完成单相接地故障区段的定位，所述定位***包括主站和设置在各线路上的馈线终端设备，主站与各馈线终端设备之间进行通信；所述定位方法具体包括以下步骤：
A.***某一线路发生单相接地故障时，通过接地时产生的零序电压触发定位***开始进行单相接地故障区段的定位；
B.线路上各馈线终端设备检测流经自身的零序电流与零序电压的相位关系对自身状态位进行置位，并将状态位信息传输给主站；
C.主站以每条线路为单位，对每条线路上所有馈线终端设备的状态位信息进行逻辑与运算，选出故障线路；
D. 主站对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查选出故障区段，并输出。
上述小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，步骤B中馈线终端设备进行自身状态位置位的具体方法为：如果流经馈线终端设备自身的零序电流超前零序电压一角度，且该角度小于90度，那么该馈线终端设备的状态位置为“1”；其他状况下，该馈线终端设备的状态位置为“0”。
上述小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，步骤C中主站进行逻辑与运算时，若逻辑与结果为1，则该线路为非故障线路；若逻辑与结果为0的线路即为故障线路。
上述小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，步骤D具体包括以下内容：
D1.当故障线路数量为1时，以该故障线路中每一个状态位为1的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为0，则修正基准馈线终端设备的状态位为0，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则进行步骤D3确定故障区段；
D2.当故障线路数量大于1时，逐条检查故障线路；以故障线路中状态位为0的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为1，则修正基准馈线终端设备的状态位为1，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则返回步骤C；
D3.主站自靠近母线侧馈线终端设备开始对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查，当检查到第一个状态位不为零的馈线终端设备时停止检查，该馈线终端设备与前一个馈线终端设备之间的区段即为单相接地故障区段。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明充分利用了小电流接地***发生单相接地故障时故障线路与非故障线路具有不同的零序电流电压相位关系的特点，完成对单相接地故障区段的快速准确定位，具有编程简单、易实现、适用于中性点不接地和经过消弧线圈接地两种运行方式的特点。本发明的应用，大大减少了人工巡查的工作量，提高了电力***运行的可靠性。本发明采用剔除故障第一算法和剔除故障第二算法可自动识别由于通信故障而引起的误判，并对误判结果进行自动修正，抗干扰性能以及准确性较高。
附图说明
图1为中性点不接地***和经消弧线圈接地***发生单相接地故障时非故障线路零序电流与零序电压的相位关系图；
图2是中性点不接地***发生单相接地故障时故障线路零序电流与零序电压的相位关系图；
图3是中性点经消弧线圈接地***发生单相接地故障时故障线路零序电流与零序电压的相位关系图；
图4为本发明中具体实施例的零序网络图；
图5为本发明的流程图；
图6为本发明步骤D的逻辑图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
在小电流接地***中，以母线流向线路的方向为电流参考正方向。对于中性点不接地***，***发生单相接地故障时，非故障线路的零序电流超前零序电压一角度，该角度小于90度，如图1所示；故障线路的零序电流滞后零序电压一角度，该角度大于90度，如图2所示。对于中性点经消弧线圈接地的***，***发生单相接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路的零序电流超前零序电压一角度，该角度大于90度，如图3所示；非故障线路的零序电流与零序电压的关系同中性点不接地***。
本发明提供的小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，基于定位***完成单相接地故障区段的定位，定位***包括主站和设置在各线路上的馈线终端设备，主站与各馈线终端设备之间进行通信。本发明中的馈线终端设备具有零序电压电流的相位鉴别功能，并内含一个状态信息位，用来存储故障发生后零序电流电压相位差的信息。主站通过对各条线路上的馈线终端设备状态位数值进行逻辑与运算完成对故障区段的选择。
本实施例中，选用中性点经消弧线圈接地的小电流接地***对本发明的故障区段定位方法进行详细说明。假设从***母线引出三条出线：出线Ⅰ、出线Ⅱ和出线Ⅲ，如图4所示。具体为各线路上的设备分布为：出线Ⅰ线路上分为11段和12段，11段与母线之间设置馈线终端设备FTU11，11段和12段之间设置馈线终端设备FTU12；出线Ⅱ线路上分为21段、22段和23段，21段与母线之间设置馈线终端设备FTU21，21段和22段之间设置馈线终端设备FTU22，22段和23段之间设置馈线终端设备FTU23；出线Ⅲ线路上分为31段、232段和33段，31段与母线之间设置馈线终端设备FTU31，31段和32段之间设置馈线终端设备FTU32，32段和33段之间设置馈线终端设备FTU33。
在本实施例中，假设出线Ⅲ的第32段线路发生单相接地故障，对故障区段进行定位的流程图如图5所示，具体包括以下步骤：
A.***某一线路发生单相接地故障时，通过接地时产生的零序电压U0触发定位***开始进行单相接地故障区段的定位。
B.线路上各馈线终端设备检测流经自身的零序电流I0与零序电压U0的相位关系对自身状态位进行置位，并将状态位信息传输给主站。
馈线终端设备进行自身状态位置位的具体方法为：以母线流向线路为电流参考正方向，检测流经各馈线终端设备的零序电流与零序电压的相位关系；如果流经馈线终端设备自身的零序电流超前零序电压一角度，且该角度小于90度，那么该馈线终端设备的状态位置为“1”；其他状况下，即零序电流滞后零序电压大于90度或者超前零序电压大于90度，该馈线终端设备的状态位置为“0”。
本实施例中，发生单项接地故障后，最终各馈线终端设备的状态位如下：出线Ⅰ上馈线终端设备FTU11为1 ，馈线终端设备FTU12为1；出线Ⅱ上馈线终端设备FTU21为1，馈线终端设备FTU22为1 ，馈线终端设备FTU23为1；出线Ⅲ上馈线终端设备FTU31为0 ，馈线终端设备FTU32为0 ，馈线终端设备FTU33为1。
C.主站根据接收的各馈线终端设备的状态位信息，以每条线路为单位，对每条线路上所有馈线终端设备的状态位数值进行逻辑与运算，若逻辑与结果为1，则该线路为非故障线路；若逻辑与运算结果为0的线路即为故障线路，并记录故障线路数量n。
本实施例中，各线路逻辑与运算的结果为：出线Ⅰ为1；出线Ⅱ为1；出线Ⅲ为0；所以故障线路为出线Ⅲ，即完成对小电流接地***发生单相故障线路的选择。
D. 主站对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查选出故障区段，并输出，故障区段的判断逻辑如图6所示，具体采用以下方法进行。
D1.当故障线路数量n为1时，采用剔除故障第二算法剔除故障数据。剔除故障第二算法为：以该故障线路中每一个状态位为1的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为0，则修正基准馈线终端设备的状态位为0，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则进行步骤D3确定故障区段。
D2.当故障线路数量n大于1时，逐条检查故障线路，采用剔除故障第一算法剔除故障数据。以故障线路中状态位为0的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为1，则修正基准馈线终端设备的状态位为1，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则返回步骤C，直到故障线路数量n为1。
D3.主站自靠近母线侧馈线终端设备开始对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查，当检查到第一个状态位不为零的馈线终端设备时停止检查，该馈线终端设备与前一个馈线终端设备之间的区段即为单相接地故障区段。
本实施例中，故障线路数量1，即仅出线Ⅲ为故障线路，因此首先利用剔除故障第二算法排除故障数据。由于状态位为1的馈线终端设备FTU33不存在下游馈线终端设备，因此可采用区段定位算法进行故障线路中故障区段进行定位。具体实施方法为：对故障线路出线Ⅲ上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查，第一个不为零的馈线终端设备为馈线终端设备FTU33，所以故障区段为馈线终端设备FTU33与馈线终端设备FTU32之间的32段，即完成对故障线路中故障区段的选择。
最后主站再输出故障区段结果，即出线Ⅲ上的第32段线路发生单相接地故障。
上述仅为本发明的具体实施例，但本并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，其特征在于，所述定位方法基于定位***完成单相接地故障区段的定位，所述定位***包括主站和设置在各线路上的馈线终端设备，主站与各馈线终端设备之间进行通信；所述定位方法具体包括以下步骤：
A.***某一线路发生单相接地故障时，通过接地时产生的零序电压触发定位***开始进行单相接地故障区段的定位；
B.线路上各馈线终端设备检测流经自身的零序电流与零序电压的相位关系对自身状态位进行置位，并将状态位信息传输给主站；
C.主站以每条线路为单位，对每条线路上所有馈线终端设备的状态位信息进行逻辑与运算，选出故障线路；
D.主站对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查选出故障区段，并输出；步骤D具体包括以下内容：
D1.当故障线路数量为1时，以该故障线路中每一个状态位为1的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为0，则修正基准馈线终端设备的状态位为0，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则进行步骤D3确定故障区段；
D2.当故障线路数量大于1时，逐条检查故障线路；以故障线路中状态位为0的馈线终端设备为基准馈线终端设备，对其上游馈线终端设备和下游馈线终端设备分别进行检查，若除基准馈线终端设备外，其他馈线终端设备的状态位均为1，则修正基准馈线终端设备的状态位为1，说明故障线路发生通信故障；若不满足上述条件，则返回步骤C；
D3.主站自靠近母线侧馈线终端设备开始对故障线路上的各馈线终端设备的状态位信息进行检查，当检查到第一个状态位不为零的馈线终端设备时停止检查，该馈线终端设备与前一个馈线终端设备之间的区段即为单相接地故障区段。
2.根据权利要求1所述的小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，其特征在于，步骤B中馈线终端设备进行自身状态位置位的具体方法为：如果流经馈线终端设备自身的零序电流超前零序电压一角度，且该角度小于90度，那么该馈线终端设备的状态位置为“1”；其他状况下，该馈线终端设备的状态位置为“0”。
3.根据权利要求2所述的小电流接地***单相接地故障区段的定位方法，其特征在于，步骤C中主站进行逻辑与运算时，若逻辑与结果为1，则该线路为非故障线路；若逻辑与结果为0的线路即为故障线路。
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