一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法技術

本發明專利技術涉及配電網故障檢測技術領域，具體涉及一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法。在發生單相接地故障后，本發明專利技術首先選取暫態零序電流幅值比較大的出線作為故障備選出線，然后計算故障備選出線的暫態無功功率和工頻無功功率，利用工頻無功功率的符號函數對其暫態無功功率進行修正，再利用修正后的暫態無功功率的找出故障出線；本發明專利技術解決了小電流接地方式配電系統中TV、TA極性不確定的單相接地故障選線問題。實際應用中配電網的TV、TA極性未知，解決了TV、TA極性不確定的小電流接地系統中單相接地故障選線問題，有著廣泛的實際應用價值。

A fault line selection method for distribution network with integrated power frequency and transient reactive power

The invention relates to the technical field of distribution network fault detection, in particular to a distribution network fault line selection method combining the power frequency and the direction of the transient reactive power. In the single-phase grounding fault, the invention first selects the amplitude of the transient zero sequence current as fault line more alternative outlet, then the calculation of the transient fault line alternative reactive power and frequency reactive power, reactive power function symbols by power frequency on the transient reactive power correction, and then find out the fault line by using transient the modified reactive power; the invention solves the problem of line selection, TV TA polarity uncertain single-phase grounding fault in small current grounding power system. In practice, the TV and TA polarity of the distribution network are unknown, and the problem of single phase to ground fault line selection in the small current grounding system with uncertain polarity of TV and TA is solved. It has a wide range of practical value.

【技術實現步驟摘要】
一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法
本專利技術涉及配電網故障檢測
，具體涉及一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法。
技術介紹
我國6～35kV中壓配電網多采用諧振接地方式，且消弧線圈一般處于過補償狀態。這樣雖然提高了故障自愈水平和供電可靠性，但過補償的電感電流使故障線路工頻零序電流極性與健全線路相同、幅值甚至小于健全線路，使得傳統利用穩態電氣量的故障選線方法存在著故障量不突出、不穩定甚至不確定等問題，無法保證選線的可靠性和靈敏度。由于接地故障暫態電流幅值一般是工頻電流的數倍到數十倍，可達上百安培，且不受消弧線圈補償方式影響，因此暫態選線方法在諧振系統中可靠性較高。經過近年的發展，利用暫態電氣量的小電流接地故障選線技術均已實現突破。利用故障暫態無功功率方向（以下簡稱暫態功率）選線是暫態選線的一種典型方法。暫態功率選線方法是通過比較各出線的暫態無功功率方向，方向和其他出線不同的為故障出線，如果所有出線暫態無功功率方向全都相同則為母線接地故障。此方法不僅要求各個出線間的零序電流互感器（TA）極性一致，還要求零序電壓互感器（TV）與其對應的TA極性保持一致，才能保證暫態功率方向的正確性，進而進行正確選線。但由于傳統配電線路很少用到方向保護，現場TV和TA的安裝很少考慮到互感器之間的極性關系，很容易由于一次側二次側接線不對應造成極性反接，使暫態功率方向計算不確定而造成選線錯誤。專利申請號：CN201210479994.0，名稱：一種基于無功功率流向的諧振接地系統選線方法與論文《綜合暫態與工頻信息的諧振接地系統小電流接地故障選線》分別提出了通過比較小電流接地故障后各出線暫態無功功率和工頻無功功率流向的一致性的方法進行選線，該方法消除了TV、TA極性不確定的影響，提高了暫態選線的可靠性和適應性。但是該算法在原理上不易理解，選線過程略顯復雜。
技術實現思路
為了解決TV、TA極性不確定的小電流接地系統中發生單相接地時的故障選線問題，本專利技術提供了一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法，具體技術方案如下：一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法包括以下步驟：（1）在線采集系統各出線母線出口處的零序電流及母線零序電壓，當監測到母線零序電壓幅值超過預先設置的母線零序電壓幅值閾值時，說明系統發生了單相接地故障；（2）選取暫態零序電流幅值比較大的n條出線作為故障備選出線；其中n>1；（3）根據下述公式計算步驟（2）中選取的n條故障備選出線的暫態無功功率：；其中，k為故障備選出線的編號，k=1,2,···,n；T為暫態過程持續時間，為故障備選出線k的母線出口處的暫態零序電流，為母線暫態零序電壓；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由母線流向故障備選出線k，故障備選出線k為健全線路；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由故障備選出線k流向母線，故障備選出線k為故障線路；如果所有故障備選出線均滿足，則系統為母線接地故障；（4）根據下述公式計算步驟（2）中選取的所有故障備選出線的工頻無功功率：；其中，k為故障備選出線的編號，k=1,2,···,n；為故障備選出線k的零序電流工頻分量，為母線零序電壓工頻分量，T為暫態過程持續時間；如果，則表示工頻無功功率由母線流向故障備選出線k；如果，則表示工頻無功功率由故障備選出線k流向母線；（5）利用故障備選出線的工頻無功功率對故障備選出線的暫態無功功率進行修正，然后比較修正后的暫態無功功率，根據修正后的暫態無功功率的方向進行選線，設修正后的暫態無功功率為，則；如果，則表示暫態無功功率由母線流向故障備選出線k，故障備選出線k為健全線路；如果，則表示暫態無功功率由故障備選出線k流向母線，故障備選出線k為故障線路；如果所有線路均滿足，則系統為母線接地故障。進一步，所述步驟（4）中選取T為一個工頻周期。本專利技術的有益效果為：本專利技術提供了一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法，本專利技術不依賴于TV、TA極性，通過單相接地故障時的工頻無功功率對暫態無功功率進行修正，進而利用修正后的暫態無功功率進行選線；本專利技術綜合利用了出線的暫態無功功率和工頻無功功率，消除了TV、TA極性反接的影響，算法簡單、易于理解且選線可靠率高。實際應用中配電網的TV、TA極性未知，本專利技術解決了TV、TA極性不確定性的配電網中的小電流接地系統中發生單相接地時的故障選線問題，有著廣泛的實際應用價值。附圖說明附圖1是本專利技術一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法的流程圖；附圖2是小電流接地系統發生間歇性接地故障時各出線零序電壓及零序電流波形圖。具體實施方式為了更好的理解本專利技術，下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明：如圖1所示，一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法包括以下步驟：（1）在線采集系統各出線母線出口處的零序電流及母線零序電壓，當監測到母線零序電壓幅值超過預先設置的母線零序電壓幅值閾值時，說明系統發生了單相接地故障；設母線零序電壓幅值為U0，母線零序電壓幅值閾值為U0set，當U0>U0set，說明系統發生了單相接地故障；則進行步驟（2）；如果母線零序電壓幅值沒有超過設置的母線零序電壓幅值閾值U0set時，即，說明系統沒有發生單相接地故障，則繼續對系統各出線母線出口處的零序電流及母線零序電壓進行采集和監測；（2）選取暫態零序電流幅值比較大的n條出線作為故障備選出線；其中n>1；（3）根據下述公式計算步驟（2）中選取的n條故障備選出線的暫態無功功率：；其中，k為故障備選出線的編號，k=1,2,···,n；T為暫態過程持續時間，為故障備選出線k的母線出口處的暫態零序電流，為母線暫態零序電壓；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由母線流向故障備選出線k，故障備選出線k為健全線路；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由故障備選出線k流向母線，故障備選出線k為故障線路；如果所有故障備選出線均滿足，則系統為母線接地故障；（4）根據下述公式計算步驟（2）中選取的所有故障備選出線的工頻無功功率：；其中，k為故障備選出線的編號，k=1,2,···,n；為故障備選出線k的零序電流工頻分量，為母線零序電壓工頻分量，T為暫態過程持續時間，選取為一個工頻周期，即20mS，如果，則表示工頻無功功率由母線流向故障備選出線k；如果，則表示工頻無功功率由故障備選出線k流向母線；（5）利用故障備選出線的工頻無功功率對故障備選出線的暫態無功功率進行修正，然后比較修正后的暫態無功功率，根據修正后的暫態無功功率的方向進行選線；在諧振接地系統中，由于消弧線圈一般處于過補償狀態，故障線路是由線路流向母線的感性工頻無功功率，與健全線路由母線流向線路的容性工頻無功功率相同。即工頻功率方向只與TA是否反接有關，而與是否故障線路無關。當出線TA極性無反接時，所有出線的工頻無功功率為正；當某出線TA極性反接時，該出線的暫態無功功率和工頻無功功率同時改變符號（同時乘以-1），工頻無功功率必定為負。因此，無論TA極性是否反接，用工頻無功功率符號函數乘以暫態無功功率，將使暫態無功功率保持本來數值，進而可利用修正后的暫態無功功率進行選線。設修正后的暫態無功功率為，則本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）在線采集系統各出線母線出口處的零序電流及母線零序電壓，當監測到母線零序電壓幅值超過預先設置的母線零序電壓幅值閾值時，說明系統發生了單相接地故障；（2）選取暫態零序電流幅值比較大的n條出線作為故障備選出線；其中n>1；（3）根據下述公式計算步驟（2）中選取的n條故障備選出線的暫態無功功率：

【技術特征摘要】
1.一種綜合工頻和暫態無功功率方向的配電網故障選線方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）在線采集系統各出線母線出口處的零序電流及母線零序電壓，當監測到母線零序電壓幅值超過預先設置的母線零序電壓幅值閾值時，說明系統發生了單相接地故障；（2）選取暫態零序電流幅值比較大的n條出線作為故障備選出線；其中n>1；（3）根據下述公式計算步驟（2）中選取的n條故障備選出線的暫態無功功率：；其中，k為故障備選出線的編號，k=1,2,···,n；T為暫態過程持續時間，為故障備選出線k的母線出口處的暫態零序電流，為母線暫態零序電壓；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由母線流向故障備選出線k，故障備選出線k為健全線路；如果，則表示故障備選出線k的暫態無功功率由故障備選出線k流向母線，故障備選出線k為故障線路；如果所有故障備選出線均滿足，則系統為母線接地故障；（4）根據下述公式計算...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦麗文，梁朔，俞小勇，孫鐵鵬，鄭毅，歐陽健娜，祝文姬，李克文，李珊，陳紹南，高立克，周楊珺，歐世鋒，
申請(專利權)人：廣西電網有限責任公司電力科學研究院，廣西電網有限責任公司貴港供電局，
類型：發明
國別省市：廣西,45