[发明专利]小电流接地故障区段在线定位方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种小电流接地故障的区段在线定位方法以及基于该定位方法的定位系统，所述方法和装置尤其适用于3~60kV中性点不接地电网，在线路带单相接地故障运行的情况下，测量零序电压和线路零序电流的幅值和相量信息，根据幅值和相位信息确定故障点的区段位置。

背景技术

目前，国内3kV-60kV配电网中广泛采用中性点不接地方式为主，又称作小电流接地系统，该类系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，接地电流很小，可以在故障情况下继续运行1~2个小时，但由于非有效接地电网发生单相接地故障时，其它两相对地电压升高为线电压，特别是发生间歇性弧光接地时，由于中性点没有电荷释放通路，会引起弧光接地过电压，系统绝缘受到威胁，容易扩大为相间短路。因此，必须尽快在线检测故障线路，带电进行故障定位，以尽快排除故障。

中性点不接地电网发生单相接地时，故障电流非常小，加上中压电网接线复杂，分支众多，中性点非有效接地系统的单相接地故障定位成为一个尚未得到很好解决的难题。人工巡线效率低，而且延长了停电时间，影响供电安全。目前，中性点不接地系统发生单相接地故障时，故障线路的判断是由选线装置来完成的，目前已有多种型号的选线装置投入运行。但是由于选线装置的选线方法的不完备，以及现场工况的复杂，致使选线效率一直很低。因此，需要研究更精确的故障区间定位方法和装置。

目前现场存在两种定位产品，第一种产品称为信号注入法，包括“S”注入法和工频量注入法，该类方法不利用故障自身提供的故障信息进行被动式选线，而是主动地注入一个选线信号。其存在有问题，首先，由于注入信号的功率不够大，变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量；其次，注入信号会在非故障线路中产生充电电流，要占用注入电源的容量，而且在故障电阻较大情况下，故障线路与非故障线路上的信号差异不明显；第三，需要附加信号装置，工程实现复杂，可靠性降低。第二种产品称为“故障指示器”，原理是测量线路故障电流进行定位，但是故障指示器测量的是相电流，由于单相接地电流远小于负荷电流，因此“故障指示器”无法准确提取故障信息，导致定位不准确。

发明内容

为了克服现有技术上的不足，本发明提出了一种充分保证定位的准确性与快速性，有效地解决中性点非有效接地电网单相接地故障的在线定位问题和线路区段线间短路故障监测问题的小电流接地故障区段在线定位方法，并基于该方法提供一种针对于小电流接地故障的区段在线定位系统。

本发明的小电流接地故障区段在线定位方法，包括以下步骤：

第一步，标识配电线路中各节点与故障点上下游关系，

ⅰ.根节点是变电站母线节点，将其数据项故障点标志赋值1，表示线路故障在其下游；所有节点的故障路径标志初始化赋值为2，

ⅱ.遍历各节点，对于固定测点节点，当零序电流相位是-90°，故障点标志赋值1，表示故障点在测点的下游；当零序电流相位是90°，故障点标志赋值0，表示故障点在测点的上游，

ⅲ.寻找故障点标志赋值1的固定测点节点，以其为子孙的节点故障点标志都赋值1，标识它们都在故障路径上，故障路径标志为1，故障点标志赋值0的固定测点节点为根的子树节点的故障点标志都置0、故障路径标志置0；

第二步，确定故障区段边线，

ⅰ.确定非故障区段：

①用树T_B表示配电线路中所有节点集合，在树T_B中，从根节点开始，沿故障路径寻求故障路径标志为1的最远固定测点节点T_C，存在的话，它在故障点的上游，因此变电站至该节点前的区段不会出现故障，如果不存在这样的T_C，则T_C为0，

T_B去除T_C为根节点的子树的所有节点的集合V_up，

②在树T_B中，寻求所有故障路径标志为0且故障点标志赋值0的固定测点节点T_D，它们在故障点的下游，其子孙节点不在故障区段，得到所有T_D形成的子树的子孙节点的集合V_under，那么非故障节点集合V_非故障为：

V_非故障=V_up∪V_under

ⅱ.确定故障区段节点集合：

计算故障区段的节点集合V_故障：