[发明专利]配电网单相接地故障判断与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网故障的判断方法，特别是一种单相接地故障的判断与定位方法。

背景技术

我国的10kV配电自动化系统（配电网，系统）大部分是中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统，当发生单相接地故障时，故障点的电流很小，并且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此规程规定可继续运行1～2小时，而不必立即跳闸。但是单相接地故障发生之后，健全相电压要升高倍，个别情况下，接地电容电流可能引起故障点电弧飞越，瞬时出现过电压，导致绝缘被击穿，进一步发展为两点或多点接地故障，所以，准确、快速的发现接地点故障，并排除故障，对配电网的安全运行具有重要意义。

现有技术处理单相接地故障的主流方法是，首先通过选线装置选出故障线路，或通过“试拉”的方法，确定故障线路。故障线路确定之后，用巡线的方法找到故障点。

对于不接地系统和经消弧线圈接地系统，在发生单相接地故障时，所表现的特征有所相同：不接地系统在发生单相接地故障时，故障元件中流过的零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向由线路流向母线，故障线路中的零序电流等于其本身的对地电容电流，电容性无功功率的方向由母线流向线路。对于经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的作用，大大减少了故障点的故障电流，在过补偿的情况下，故障线路的电容性无功功率方向也与非故障线路相同。

另外，在判定故障线路之后，快速地查找到故障点也尤为重要。但是配电网线路错综复杂，有的线路长达几十千米；有的架空线路穿山越岭维护困难，有的全线架空，有的是电缆架空混合线路。架空线路一旦发生故障查找困难，特别是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误了事故处理时机，造成故障扩大，进一步发展为相间短路，或损坏电气设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网单相接地故障判断与定位方法，要解决的技术问题是配电网发生单相接地故障时，准确、快速判断出故障区段。

本发明采用以下技术方案：一种配电网单相接地故障判断与定位方法，包括以下步骤：

一、配电网的线路上设置分段开关，在每个分段开关上配置配电自动化馈线终端，各个配电自动化馈线终端通过光纤以太网或EPON网络与网络交换机连接，建立相互之间的网络通信；

二、配电自动化馈线终端的数据采集单元，获得该线路的零序电压3U₀和零序电流3I₀的原始信号，经模拟/数字转换得到数字量，配电自动化馈线终端的CPU数据处理单元将数字量进行傅氏算法计算，针对中性点不接地系统计算出该线路的零序电压3U₀和零序电流3I₀的向量，针对中性点经消弧线圈系统计算出零序第5次谐波电流3I₀₅的向量；

三、对所述中性点不接地系统，CPU数据处理单元使用零序稳态量判据进行判断，将零序电流向量的模3I₀与零序过流保护定值I_set进行比较，CPU数据处理单元使用方向元件判据判断，比较零序电压3U₀和零序电流3I₀相位；同时满足3I₀＞I_set，零序电流3I₀滞后零序电压3U₀90°，判断该线路为单相接地故障；所述零序过流保护定值I_set=k·3I_0ik为安全系数，1＜k≤2，3I_0i为线路正常情况下的零序电流；

对所述中性点经消弧线圈系统，CPU数据处理单元使用5次谐波判据进行判断，将零序第5次谐波电流向量的模3I₀₅与零序第5次谐波电流定值I_set5进行比较，CPU数据处理单元对零序电压3U₀和零序电流3I₀使用暂态量判据判断，比较线路上暂态零序电流与零序电压的首半波相位；3I₀₅＞I_set5，或暂态零序电流3I₀与零序电压3U₀的首半波相位相反，判断该线路为单相接地故障；所述零序第5次谐波电流定值I_set5=k·3I_05ik为安全系数，1＜k≤2，3I_05i为线路正常情况下的零序第5次谐波电流；