CN105548810B - 一种母线故障气室定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种母线故障气室定位方法及装置，应用于GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，在进行GIS***的母线故障定位时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障时刻各开关的电流分布，分别模拟母线上各气室单独故障时，利用故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。本申请缩小母线气室进行微水测试的范围，提高了故障定位效率。
Description
技术领域
本申请涉及变电站技术领域，更具体地说，涉及一种母线故障气室定位方法及装置。
背景技术
在气体绝缘变电站GIS(Gas Insulated Substation)***中，母线上设置有多个气室，气室一旦破坏将会导致母线出现故障。
为了保证GIS***的正常运行，在母线出现故障时需要快速定位故障气室。现有技术在查找故障气室时一般是逐个对母线气室进行SF6微水测试，以检测气室是否出现故障气体。但是，母线上往往有上百个气室，气室的大小也不尽相同，采用逐个进行微水测试的检测方法将会大大延长故障定位时间，故障定位效率极低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种母线故障气室定位方法及装置，用于解决现有故障气室定位方法所存在的故障定位时间长、效率低下的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种母线故障气室定位方法，应用于SF6气体绝缘变电站GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，该方法包括：
在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，其中所述故障录波器与各条外部支路分别连接；
分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
优选地，所述GIS***采用二分之三接线方式，所述分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，包括：
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
计算节点电压方程得到各节点对地电压，并计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，开关电流，Zij(小写)为节点i和节点j之间开关的阻抗。
一种母线故障气室定位装置，应用于SF6气体绝缘变电站GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，该装置包括：
数据读取单元，用于在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，其中所述故障录波器与各条外部支路分别连接；
电流分布计算单元，用于分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
电流分布对比单元，用于针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
优选地，所述电流分布计算单元包括：
第一电流分布计算子单元，用于在所述GIS***采用二分之三接线方式时，计算GIS***中各节点电压：
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
第二电流分布计算子单元，用于在计算得到各节点电压后，计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，为开关电流，Zij(小写)为节点i和节点j之间开关的阻抗。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的母线故障气室定位方法应用于GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，本申请在确定GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，然后针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。本申请在确定母线出现故障时通过模拟各气室单独故障时各开关电流分布情况，并与故障录波器真实采集的各开关电流分布情况进行比对，比对结果最接近的一个模拟故障气室即为真实的故障气室，因此无需通过逐个对母线气室进行微水测试方法进行故障气室定位，大大缩短了故障定位时间，提高了故障定位效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请示例的一种500kV变电站常见的二分之三接线示意图；
图2为本申请实施例公开的一种母线故障气室定位方法流程图；
图3为本申请实施例公开的一种母线故障气室定位装置结构示意图；
图4为本申请实施例公开的一种电流分布计算单元结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，图1为本申请示例的一种500kV变电站常见的二分之三接线示意图。
如图1所示，SF6气体绝缘变电站GIS***包括两条母线I母线和II母线，设置在母线上的若干个气室Q0-Q6，并联在两条母线间的若干个开关T011-T033，外部支路1-6。
本申请提供了一种母线故障气室定位方案，用于在母线上气室发生故障时快速定位故障气室。参见图2，图2为本申请实施例公开的一种母线故障气室定位方法流程图。
如图2所示，该方法包括：
步骤S200、在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布；
具体地，所述故障录波器与各条外部支路分别连接，故障录波器可以采集各条外部支路的注入电流，同时故障录波器还能够采集各个开关的电流分布。
本实施例中，可以通过故障录波器采集母线发生故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障时刻各开关的电流分布。
步骤S210、分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
具体地，根据电路原理，本步骤中分别模拟母线上各气室单独故障时刻，利用故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布。举例如，假设图1中Q0发生故障，则依据支路1-6的注入电流，计算各个开关的电流分布。
步骤S220、针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
具体地，上述分布模拟了各个气室单独故障时的开关电流分布，本步骤中，对比每个气室单独故障时的开关电流分布与故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
举例如，针对I母线上的7个气室，模拟Q0故障时开关电流分布结果为X0，Q 1故障时开关电流分布结果为X1，Q2故障时开关电流分布结果为X2，Q3故障时开关电流分布结果为X3，Q4故障时开关电流分布结果为X4，Q5故障时开关电流分布结果为X5，Q6故障时开关电流分布结果为X6。故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布结果为Y，经过对比确定X3与Y值最接近，则确定Q3气室为故障气室。
本申请实施例提供的母线故障气室定位方法应用于GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，本申请在确定GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，然后针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。本申请在确定母线出现故障时通过模拟各气室单独故障时各开关电流分布情况，并与故障录波器真实采集的各开关电流分布情况进行比对，比对结果最接近的一个模拟故障气室即为真实的故障气室，因此无需通过逐个对母线气室进行微水测试方法进行故障气室定位，大大缩短了故障定位时间，提高了故障定位效率。
进一步需要解释的是，为了进一步确定上述得到的故障气室是否真实为故障气室，可以对上述确定的故障气室进行SF6微水测试。相比于现有逐个对所有气室均进行SF6微水测试的方式，本申请有针对性的对单个气室进行SF6微水测试，故障定位效率大大提高。
上述需要说明的是，上述模拟气室故障时，利用外部支路注入电流计算各开关电流分布的具体计算过程属于现有技术，本申请并未对计算方法进行改进，按照传统阻抗计算方法即可得到各开关电流分布。
接下来，针对采用二分之三接线方式的GIS***，介绍开关电流分布情况计算过程。
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的互阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
计算节点电压方程得到各节点对地电压，并计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，为开关电流，zij为节点i和节点j之间开关的阻抗。
通过上述计算即可得出各开关的电流分布结果。
下面对本申请实施例提供的母线故障气室定位装置进行描述，下文描述的母线故障气室定位装置与上文描述的母线故障气室定位方法可相互对应参照。
本申请的母线故障气室定位装置应用于气体绝缘变电站GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路。参见图3，图3为本申请实施例公开的一种母线故障气室定位装置结构示意图。
如图3所示，该装置包括：
数据读取单元31，用于在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，其中所述故障录波器与各条外部支路分别连接；
具体地，所述故障录波器与各条外部支路分别连接，故障录波器可以采集各条外部支路的注入电流，同时故障录波器还能够采集各个开关的电流分布。
本实施例中，可以通过故障录波器采集母线发生故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障时刻各开关的电流分布。
电流分布计算单元32，用于分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
具体地，根据电路原理，本步骤中分别模拟母线上各气室单独故障时刻，利用故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布。举例如，假设图1中Q0发生故障，则依据支路1-6的注入电流，计算各个开关的电流分布。
电流分布对比单元33，用于针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
具体地，上述分布模拟了各个气室单独故障时的开关电流分布，本步骤中，对比每个气室单独故障时的开关电流分布与故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。
本申请实施例提供的母线故障气室定位装置应用于GIS***中，本申请在确定GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，然后针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室。本申请在确定母线出现故障时通过模拟各气室单独故障时各开关电流分布情况，并与故障录波器真实采集的各开关电流分布情况进行比对，比对结果最接近的一个模拟故障气室即为真实的故障气室，因此无需通过逐个对母线气室进行微水测试方法进行故障气室定位，大大缩短了故障定位时间，提高了故障定位效率。
可选的，本申请实施例示例了上述电流分布计算单元32的一种可选结构，如图4所示，电流分布计算单元32可以包括：
第一电流分布计算子单元321，用于在所述GIS***采用二分之三接线方式时，计算GIS***中各节点电压：
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的互阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
第二电流分布计算子单元322，用于在计算得到各节点电压后，计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，为开关电流，zij为节点i和节点j之间开关的阻抗。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种母线故障气室定位方法，应用于SF6气体绝缘变电站GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，其特征在于，该方法包括：
在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，其中所述故障录波器与各条外部支路分别连接；
分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室；
所述GIS***采用二分之三接线方式，所述分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布，包括：
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的互阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
计算节点电压方程得到各节点对地电压，并计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，为开关电流，zij为节点i和节点j之间开关的阻抗。
2.一种母线故障气室定位装置，应用于SF6气体绝缘变电站GIS***中，GIS***包括两条母线、设置在母线上的若干个气室、并联在两条母线间的若干个开关以及与开关连接的外部支路，其特征在于，该装置包括：
数据读取单元，用于在确定所述GIS***的母线发生故障时，读取故障录波器采集的故障时刻各条外部支路的注入电流，以及故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，其中所述故障录波器与各条外部支路分别连接；
电流分布计算单元，用于分别模拟母线上各气室单独故障时，利用所述故障时刻各条外部支路的注入电流，计算各开关的电流分布；
电流分布对比单元，用于针对模拟的各气室单独故障时计算得到的各开关的电流分布，分别对比其与所述故障录波器采集的故障时刻各开关的电流分布，将电流分布比对结果最接近的一个模拟故障气室确定为故障气室；
所述电流分布计算单元包括：
第一电流分布计算子单元，用于在所述GIS***采用二分之三接线方式时，计算GIS***中各节点电压：
用节点阻抗矩阵表示GIS***中各节点电压：
其中，表示节点i的对地电压，表示外部向节点i的注入电流，Zii表示结点i的自阻抗，Zij表示节点i和节点j之间的互阻抗；
定义外部支路为k条，各条外部支路的注入电流分别为I1至Ik，母线上故障气室对应的节点为j，则根据戴维南定理可知，节点j的电流为：
将节点电压方程中的电流向量表示为：
第二电流分布计算子单元，用于在计算得到各节点电压后，计算故障时刻任意两个节点间支路的电流分布：
其中，当节点i和节点j之间为开关时，为开关电流，zij为节点i和节点j之间开关的阻抗。
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2015
- 2015-12-21 CN CN201510965240.XA patent/CN105548810B/zh active Active
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