[发明专利]基于差动偏移度的配网线路故障区段定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网线路故障诊断方法，具体是一种基于差动偏移度的配网线路故障区段定位方法。

背景技术

据统计，电力系统在运行过程中，由配网故障造成的停电事故约占总停电事故的95％以上,其中70％的事故由单相接地故障或母线故障引发。而国内外配网中性点广泛采用非有效接地(小电流接地)方式，以避免发生单相接地故障时引起供电中断。对于配网的单相接地故障，由于故障特征量微弱，一直缺乏可靠的故障选线和定位方法。随着人们对配网自动化水平要求的提高，更加迫切需要从根本上解决配网的故障定位问题。

目前国内外学者提出的故障定位方法大致分为两类：一是注入信号法，二是基于故障特征量的区段定位。注入信号法包括“S”注入法、交直流综合注入法和并联中电阻法，该类方法增大了对系统的干扰，且不能检测瞬时性和间歇性接地故障。基于故障特征量的区段定位包括零模电流比较法、区段零序导纳法、零序无功功率方向法、基于相电流突变量的定位、残留增量法、行波法等，配电自动化系统主要利用主站实现FTU的时间同步，对时误差至少为几个毫秒。在此情况下，暂态信号的幅值、极性、波形相关性比较等方法不再有效。

目前定位方法均只利用故障发生后的数据，而忽略了对故障前信息的利用。同时，大多数定位方法只考虑零序电流信息(需要三相信息)，对互感器要求高，信息获取复杂，且这些方法在数据缺相的情况下将会失效。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种基于差动偏移度的配网线路故障区段定位方法。

本发明的原理：

设故障相为A相，故障前检测点相电压为故障后相电压为由图1，易知二者满足

1)检测点1、2位于故障点异侧

故障后故障点上游检测点电流为

式中，分别为A相负荷电流、电容电流和故障电流。其中

式中，为故障前电容电流。假设故障发生前后一周波内负荷电流不变，即

联立(3)～(5)式得

消弧线圈利用故障时中性点电压偏移产生的电感电流来抵消系统电容电流，接地点残流(故障电流)可表示为

式中，C_Σ为全网线路对地电容。故障发生而消弧线圈未动作时段中，|Z_L|非常大，消弧线圈补偿作用可忽略不计。则有

同理，故障后故障点下游检测点相电流

变化量

可见，故障点异侧检测点电流变化特征不一致，具体表现为大小、相位均不等。

2)检测点1、2位于故障点同侧

若检测点均位于故障点上游，根据1)中分析，有

若检测点均位于故障点下游，有

由于相邻检测点电容之差为区段电容，其数值很小，因此两点电流变化特征基本一致。

设i_1A(n)、i_2A(n)为相邻检测点的相电流采样序列。令故障发生时刻的数据点下标为零，定义两检测点相电流变化量

式中，N＝0.02f_s，为一周期采样点。为减小故障过渡电阻对定位方法灵敏度的影响，将两点电流变化量的平方和作为制动量，因此定义差动偏移度

作为相电流变化量差异性的衡量指标。根据上节分析，易知非故障区段的diff接近于0，故障区段的diff为大于0的一个正数。

本发明的技术方案如下：

一种基于差动偏移度的配电网线路故障区段定位方法，其特点在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，确定故障相和故障时刻t_f：当检测到接地故障的发生后，根据相电压变化规律，选出故障相(接地相)，根据相电压突变时刻(或消弧装置功率突变时刻)确定故障时刻t_f；

步骤S2，由于自动跟踪补偿消弧装置的动作时限为2～5周波，其中故障发生后的第一个周期内故障信息最丰富，因此选取检测装置故障前后一周波，即[tf－0.02,tf+0.02s]区间内共2N个点的故障相电流波形数据，设故障发生时刻的数据点下标为零，计算差动偏移度diff，公式如下：