[发明专利]基于费歇信息的小电流接地系统单相接地故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于费歇信息的小电流接地系统单相接地故障选线方法。

背景技术

我国中低压配电网系统其中性点大部分采用非直接接地方式即小电流接地方式，其故障绝大多数为单相接地故障。发生单相接地故障时若未在规定时间内切除故障线路则会导致故障扩大成两点或多点接地短路，从而形成相间短路甚至引起系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行，所以必须尽快找到故障线路及故障点并予以切除；而故障选线是准确定位并排除配电网单相接地故障的重要前提。

近年来国内外科研人员对此做了大量的工作，研究出了各种各样的故障选线方法，主要分成两大类：基于稳态分量的选线方法和基于暂态分量的选线方法。

前者如：零序电流幅值比较法、零序电流方向法、零序电流有功分量法、负序电流法、零序导纳法、谐波法等。此类选线方法的优点是在带故障运行过程中稳态分量一直存在，具有容易提取的特点；缺点是稳态电流幅值小，易受到接地电阻、电弧和电流互感器不平衡电流的影响，其灵敏度低，所以选线的结果不如利用暂态分量选线准确率高。专利“基于零序电流有功分量的接地选线方法、装置及应用系统”（专利号：200910238392.4）即是一种基于稳态量的选线方法，其原理是根据线路存在对地电导以及消弧线圈存在电阻损耗，故障电流中含有有功分量，而且故障线路有功分量比非故障线路大且方向相反这一特点选出故障线路。其优点是不受消弧线圈的影响；但由于故障电流中有功分量非常小且受线路三相参数不平衡的影响，检测灵敏度低，选线的可靠性不高。注入信号法因其限于故障点永久接地，信号比较稳定的场合应用，因此也属于稳态选线法的一种。专利“通用小电流接地系统单相接地选线与定位装置”（专利号：93111309.1）和专利“一种小接地电流系统单相接地选线方法”（专利号200410024015.8）均属于此类方法，该方法的优点是不受消弧线圈的影响，不要求装设零序电流互感器（CT），并且用探测器沿故障线路探测还可以确定架空线路故障点的位置；其缺点是需要安装信号注入设备，此外信号注入能量受PT的限制，不能太高；在接地电阻较大时，非故障线路分布电容会对注入信号分流，干扰正确选线。对间歇性接地来说，注入的信号变化不连续，影响正确选线。与上述基于稳态量的选线方法相对照，小电流接地故障暂态电流幅值是稳态对地电容电流的几倍到几十倍，数值在数十A到数百A之间，并且不受消弧线圈的影响。

利用暂态分量进行接地选线可以克服稳态选线法存在灵敏度低，受消弧线圈影响的缺点。专利“一种小电流接地系统接地选线的方法和装置”（专利号：200910081958.7）和专利“利用零模电流测后模拟的小电流接地系统故障选线方法”（专利号：200810058173.3）均是基于暂态分量的一种接地选线方法。然而暂态分量衰减速度快，提取难度大，若只利用暂态分量来进行故障选线，在暂态分量很少的情况下就会使得选线结果不准确。近年来基于现代信号处理的故障选线方法得到了较快的发展。专利“基于暂态零序电流的配电网单相接地故障自适应选线方法”（专利号：200710059830.1）是一种基于小波变换的选线方法，其原理是利用小波分析接地故障暂态信号，根据暂态过程中谐波的相位相反和幅值最大等关系做出选线。此类方法的优点是利用了小波分析对奇异很敏感的特性而使得此类选线方法灵敏性较高；缺点是选线的结果易受干扰信号的影响。

以上方法均是基于电流零序分量的各种参数（电流幅值的大小、相位、功率等）来给出选线的结果，然而当发生单相接地故障时，故障信号一般很微弱、故障特征不明显，这使得仅利用传统的电流幅值大小与相位相反等信息的常规方法难以取得令人满意的结果。更为关键的是在小电流接地故障发生后，带故障运行的1～2h内，故障信号不是一成不变的，有些时段信号反映了故障特征适于选线，有些时段信号受到干扰不利于选线，这也使得近年来基于现代信号处理技术的故障选线方法的实际应用效果还有待观察。所以有关小电流接地系统发生单相接地故障的故障线路可靠识别问题一直没有得到圆满的解决。

从信息论的角度来看，小电流接地系统发生单相接地故障时其故障信号中包含了大量的故障信息，且故障线路信息远远要比非故障线路信息丰富。因此问题的关键是如何更好地利用好这些故障信息，为小电流接地系统故障选线问题寻找一些普遍适用的特征变量来表征故障线路。费歇信息常常作为一种度量生态系统可持续性的指标，它能敏锐捕捉并刻画系统发生突变的剧烈程度，受其启发把它应用于故障选线，按照发生单相接地故障时正常线路和故障线路突变程度的差异从中挑选出故障线路，以一种全新的思路来解决小电流接地系统单相接地故障的选线问题。