CN106291229A - 一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，该方法通过对现有的方法进行改进，通过分布式配电终端装置相互交互数据，由配电终端装置完成接地选线工作，以提高在小电流接地***中发生单相接地故障时选线的可靠性和快速性。该方法可以避免或减少人为参与，不需要监控***主机或单独的选线装置，可以不用增设信号注入源设备，对于不同方式的小电流接地***，匹配不同的算法分析，以提高选线正确率。同时，本发明将数据分析分散到各配电终端装置中同步进行，避免将分析计算集中在一台设备上而导致资源浪费和可靠性低等问题。

Description

一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法

技术领域

本发明涉及电力***配电技术领域，特别涉及一种在6～110kV配电网小电流接地***中发生单相接地故障时的选线方法。

背景技术

小电流接地***中单相接地故障的选线和定位一直是困扰配电网运行的技术难点，随着配电网规模的扩大，相隔较远的多个变电站或开闭所之间通过联络线连接在一起，相互作为备用，以提高供电可靠性。在这样的***中，当任意一点发生单相接地故障时，整个***都会感应到零序电压，进入故障状态。目前常用的选线方法有：

(1)试跳法，运行人员凭经验通过就地或遥控依次断开可能接地的线路，当零序电压消失时，说明此条线路发生故障，从而完成接地选线。

(2)借助具备小电流接地选线功能的监控***主机或选线装置，监控***主机或选线装置需获取各线路电压和电流信息，对其进行分析后选出故障线路。

(3)注入信号法，发生单相接地故障时，向接地线路注入特定电流信号，使只在故障线路和大地间有注入信号，而正常线路没有，从而选出故障线路。

上述方法存在一定的局限性。

方法(1)一方面要求运行人员具备较高技术水平，另一方面试跳费时费力，不仅影响生产，且选线时间较长。

方法(2)要求监控***主机或选线装置能获取各线路电压、电流信息，获取方法常见的有二次电缆接入或采用通信协议(如IEC-61850)传输，增加电缆或光缆铺设成本，且对监控***主机或选线装置的性能和可靠性要求极高，要求其能可靠、快速地处理大量数据。

方法(3)需要增加信号注入源设备，增加成本和施工以及管理难度，且投入信号注入源后存在故障扩大的风险。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种配电网小电流接地选线方法，对现有的方法进行改进，提高在小电流接地***中发生单相接地故障时选线的可靠性和快速性，避免或减少人为参与，不需要监控***主机或单独的选线装置，可以不用增设信号注入源设备，同时将数据分析分散到各配电终端装置中同步进行，避免将分析计算集中在一台设备上而导致资源浪费、可靠性低等问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，包括如下步骤：

(1)各配电终端装置对各自采集的电压、电流进行分析处理；

(2)各配电终端装置将处理结果进行信息交互；

(3)在发生单相接地故障时，各配电终端装置比较本装置和其他配电终端装置处理结果，若本装置的故障特征较其他所有配电终端装置的故障特征更严重，则本装置根据预先设定进行报警或跳闸；

(4)在步骤(3)判定的故障线路切除后，若接地故障特征消失，则选线结束，若接地故障还存在，则返回步骤(3)，从剩余线路中选出故障特征最严重的线路。

进一步地，所述故障特征为能表征接地故障的一些特征，比如零序电压、零序电流、五次谐波电流等，其幅值或相位不在预先整定的范围内，更严重含义是与其他线路相比零序电流和零序电压幅值更大，五次谐波电流含量更高、零序电流相位与正常线路相位相反等。

进一步地，对于中性点不接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地等小电流接地***，这些***发生单相接地故障时故障电流特征不同，为了有针对性地对待，提高选线正确率，所述步骤(1)中，各配电终端装置可预先整定小电流接地***方式，对于不同方式的接地***，采用不同的方法分析电压和电流。

具体地，对于中性点不接地***和经消弧线圈接地***，主要使用暂态信号分析法分析，如中性点不接地***使用小波分析法，经消弧线圈接地***使用五次谐波法和小波分析法；对于中性点经电阻接地***，使用比较零序电流、零序电压幅值和相位法进行分析(简称比幅比相法)；对于其他小电流接地***，使用小波分析法和比幅比相法。

进一步地，所述步骤(2)中，各配电终端装置信息交互所使用的介质是电缆、光纤或无线，为了减少介质使用，增加通信传输可靠性，各配电终端装置将所有收到的故障特征数据和自身处理的故障特征数据信息合并后以广播方式向外传送。

进一步地，为了减少对通道带宽能力要求和减少各配电终端处理数据量，交互的信息为采集的电压、电流处理后的分析结果，而非原始采样数据，所述步骤(2)中，各配电终端装置进行信息交互的处理结果可为零序电流和零序电压的稳态和暂态幅值、相位值等。

进一步地，当有多个故障特征需要进行比较时，为防止某一故障特征较其他装置严重，另一故障特征又不严重而无法有效比较，同时，为区分各故障特征在接地选线判断中的重要程度，各配电终端装置在内部判断本装置与其他装置的故障特征，比较方法如下：

令本装置故障特征值为M₀，其他第k个装置的故障特征值为M_k，其中k＝1,2,...,N-1(N是分布式配电终端装置的总数)；当M₀＜M_k时，认为第k个装置的故障特征比本装置更严重，否则认为本装置故障特征比第k个装置更严重；故障特征M₀和M_k的计算方法为

$\left\{\begin{array}{c}{M}_0=\frac{X_0\left(1\right)\×y\left(1\right)}{Y_0\left(1\right)}+\frac{X_0\left(2\right)\×y\left(2\right)}{Y_0\left(2\right)}+...+\frac{X_0\left(m\right)\×y\left(m\right)}{Y_0\left(m\right)}\\ M_k=\frac{X_k\left(1\right)\×y\left(1\right)}{Y_k\left(1\right)}+\frac{X_k\left(2\right)\×y\left(2\right)}{Y_k\left(2\right)}+...+\frac{X_k\left(m\right)\×y\left(m\right)}{Y_k\left(m\right)}\end{array}\right.$

式中：m为自然数，表示有m个故障特征进行比较，m个故障特征按重要性从高到低排序，即故障特征1最重要，故障特征2次重要，…，故障特征m最不重要；

令n＝1,2,…，m,式中y(n)表示故障特征n重要性是故障特征m重要性的倍数，其中y(m)＝1，即满足y(1)≥y(2)≥…≥y(m)＝1；式中X₀(n)表示本装置第n个故障特征的幅值或相位值；X_k(n)表示第k个装置第n个故障特征的幅值或相位值；Y₀(n)表示本装置对应的各故障特征预先整定门槛值，Y_k(n)表示其他第k装置对应的各故障特征预先整定门槛值。

进一步地，所述步骤(3)和步骤(4)中，为减少运算处理和资源消耗，在检测到本装置所处的线路跳开后，不需继续对本线路的电压电流进行分析，可清零本装置的故障特征数据，直接将接收到的其他装置的故障特征数据广播发送。

同样，为减少装置资源消耗，若本装置所处的线路没有跳开，在检测到没有发生单相接地故障时，可清零本装置的故障特征数据，直接将接收到的其他装置的故障特征数据广播发送。

采用上述方案后，可以提高小电流接地***中发生单相接地故障时选线的可靠性和快速性，避免或减少人为参与，不需要监控***主机或单独的选线装置，可以不用增设信号注入源设备,且针对不同方式的小电流接地***，匹配不同的算法分析，提高选线正确率。

附图说明

图1是本发明实施例***结构示意图；

图2是本发明实施例单一配电终端装置工作逻辑流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。

本发明实施例提供一种配电终端的配电网接地选线方法，包括如下步骤：

(1)各配电终端装置对各自采集的电压、电流进行分析处理。

具体地，实施例附图2中，各配电终端装置采集本线路的电压、电流、开关位置等信息，当线路运行、开关在合位时，各配电终端装置根据预先整定小电流接地***方式，对于不同方式的接地***，采用不同的方法分析电压和电流。

附图2中，对于中性点不接地***，使用小波分析法分析电压和电流；对于经消弧线圈接地***，使用五次谐波法和小波分析法相结合分析电压和电流；对于中性点经电阻接地***，使用比较零序电流、零序电压幅值和相位法进行分析(简称比幅比相法)分析电压和电流；对于其他小电流接地***，使用小波分析法和比幅比相法分析电压和电流。

(2)各配电终端装置将处理结果进行信息交互。

实施例附图1中，各配电终端装置间的故障特征数据信息以广播方式进行交互，信息交互所使用的介质可以是电缆、光纤或无线等。为减少通信介质的使用，配电终端装置无需与其他所有配电终端装置间进行直接通信，只需将自身的故障特征数据与接受到的其他装置的故障特征数据合并，通过广播方式传送出去即可。

实施例附图2中，本线路开关在合位时，配电终端装置对采集的电压、电流数据经过小波分析或五次谐波法分析或比幅比相分析后，得出故障特征数据处理结果，故障特征数据含有零序电流和零序电压的稳态和暂态幅值、相位值等信息，同时，配电终端装置接收其他装置的故障特征数据，然后将自身的故障特征数据与其合并，通过广播方式传送出去。当本线路开关已经跳开时，本配电终端装置将自身的故障特征数据清零，直接将接收到的其他装置的故障特征数据广播发送。

(3)在发生单相接地故障时，各配电终端装置比较本装置和其他配电终端装置处理结果，若本装置的故障特征较其他所有配电终端装置的故障特征更严重，则本装置根据预先设定进行报警或跳闸；

具体地，实施例附图2中，在发生单相接地故障时，配电终端装置比较自身故障特征数据和接收到的其他配电终端故障特征数据，若自身零序电流幅值更大、五次谐波电流含量更高、相位与正常线路相反等，则认为本线路故障特征较其他所有配电终端更严重，本装置根据预先设定进行报警或跳闸。

假设分布式配电终端装置的总数为2，有四个故障特征进行比较，分别为零序电流幅值，零序电压幅值，五次谐波电流幅值，零序电流相位。故障特征重要性从高到低排序依次为零序电流相位、零序电流幅值、五次谐波电流幅值、零序电压幅值，其中零序电流相位重要性是零序电压幅值的1.5倍(即y(1)＝1.5)，零序电流幅值重要性是零序电压幅值的1.3倍(即y(2)＝1.3)，五次谐波电流幅值重要性是零序电压幅值的1.1倍(即y(3)＝1.3)。

本装置零序电流相位与预先整定的正常相位相反(即X₀(1)/Y₀(1)＝1)、零序电流幅值为预先整定值的1.2倍(即X₀(2)/Y₀(2)＝1.2)、五次谐波电流幅值为预先整定值的1.3倍(即X₀(3)/Y₀(3)＝1.3)、零序电压幅值为预先整定值1.1倍(即X₀(4)/Y₀(4)＝1.1)；另一装置零序电流相位与预先整定的正常相位相同(即X₁(1)/Y₁(1)＝0)、零序电流幅值为预先整定值的1.6倍(即X₁(2)/Y₁(2)＝1.6)、五次谐波电流幅值为预先整定值的1.2倍(即X₁(3)/Y₁(3)＝1.2)、零序电压幅值为预先整定值1.3倍(即X₁(4)/Y₁(4)＝1.3)，令本装置故障特征总和为M₀，另一装置故障特征总和为M₁，则M₀和M₁的计算方法如下：

$\left\{\begin{array}{c}{M}_0=1\×1.5+1.2\×1.3+1.3\×1.1+1.1\×1=5.59\\ M_1=0\×1.5+1.6\×1.3+1.2\×1.1+1.3\×1=4.7\end{array}\right.$

因为M₀＞M₁，则认为本装置故障特征更严重。

(4)在步骤(3)判定的故障线路切除后，若接地故障特征消失，则选线结束，若接地故障还存在，则返回步骤(3)，从剩余线路中选出故障特征最严重的线路。

具体地，实施例附图2中，在开始时先判断本线路是否跳开，若本线路已经跳开，若本线路虽然没有跳开，但未检测到本线路发生接地故障，则本配电终端装置将自身的故障特征数据清零，直接将接收到的其他装置的故障特征数据广播发送。对于其他线路开关未跳开且检测到接地故障的配电终端装置，则执行线路故障特征的分析和比较流程，从而实现从剩余未跳开的线路中选出故障特征最严重的线路。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征在于：包含如下步骤：

(1)各配电终端装置对各自采集的电压、电流进行分析处理；

(2)各配电终端装置将处理结果进行信息交互；

(3)在发生单相接地故障时，各配电终端装置比较本装置和其他配电终端装置处理结果，若本装置的故障特征较其他所有配电终端装置的故障特征更严重，则本装置根据预先设定进行报警或跳闸；

(4)在步骤(3)判定的故障线路切除后，若接地故障特征消失，则选线结束，若接地故障还存在，则返回步骤(3)，从剩余线路中选出故障特征最严重的线路。

2.如权利要求1所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：步骤(3)中，所述的故障特征为零序电压、零序电流、五次谐波电流，其幅值或相位不在预先整定的范围内，当本装置比其他线路的零序电流和零序电压幅值更大、五次谐波电流含量更高、零序电流相位与正常线路相位相反时，则认为本装置的故障特征更严重。

3.如权利要求1所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：所述的各配电终端装置预先整定小电流接地***方式，对于不同方式的接地***，采用不同的方法分析电压和电流。

4.如权利要求3所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：所述的采用不同方法分析电压和电流是在中性点不接地***中使用小波分析法，在经消弧线圈接地***中使用五次谐波法和小波分析法，在中性点经电阻接地***中使用比幅比相法，在其他小电流接地***中使用小波分析法和比幅比相法。

5.如权利要求1所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：步骤(2)中，所述的信息交互是各配电终端装置将所有收到的故障特征数据和自身处理的故障特征数据信息合并后以广播方式向外传送。

6.如权利要求1或5所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：所述的信息交互所使用的介质是电缆、光纤或无线信号传输。

7.如权利要求1或5所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：所述的各配电终端装置在检测到本装置所处的线路跳开或没有发生单相接地故障时，清零本装置的故障特征数据，直接将接收到的其他装置的故障特征数据广播发送。

8.如权利要求1或2所述的一种基于分布式配电终端装置的配电网接地选线方法，其特征是：各配电终端装置内部判断本装置与其他装置的故障特征，所述的故障特征比较方法是：

令本装置故障特征值为M₀，其他第k个装置的故障特征值为M_k，其中k＝1,2,...,N-1，N是分布式配电终端装置的总数；当M₀＜M_k时，认为第k个装置的故障特征比本装置更严重，否则认为本装置故障特征比第k个装置更严重；故障特征M₀和M_k的计算方法为

$\left\{\begin{array}{c}{M}_0=\frac{X_0\left(1\right)\×y\left(1\right)}{Y_0\left(1\right)}+\frac{X_0\left(2\right)\×y\left(2\right)}{Y_0\left(2\right)}+...+\frac{X_0\left(m\right)\×y\left(m\right)}{Y_0\left(m\right)}\\ M_k=\frac{X_k\left(1\right)\×y\left(1\right)}{Y_k\left(1\right)}+\frac{X_k\left(2\right)\×y\left(2\right)}{Y_k\left(2\right)}+...+\frac{X_k\left(m\right)\×y\left(m\right)}{Y_k\left(m\right)}\end{array}\right.$

式中：m为自然数，表示有m个故障特征进行比较，m个故障特征按重要性从高到低排序，即故障特征1最重要，故障特征2次重要，…，故障特征m最不重要；令n＝1,2,…，m,式中y(n)表示故障特征n重要性是故障特征m重要性的倍数，其中y(m)＝1；X₀(n)表示本装置第n个故障特征的幅值或相位值；X_k(n)表示第k个装置第n个故障特征的幅值或相位值；Y₀(n)表示本装置对应的各故障特征预先整定门槛值，Y_k(n)表示其他第k装置对应的各故障特征预先整定门槛值。