[发明专利]基于差动能量比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能量比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。

观察可知，目前的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能量比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

定义区段差动能量

式中，分别为检测点i的A相电流、电压。以下分析故障区段和非故障区段在故障发生前后差动能量的变化特征。

1.区段两端电流差变化特征

1)相邻检测点1、2位于故障点异侧(检测点间无分支线路)，设检测点1位于故障点上游，检测点2位于故障点下游。

故障前检测点1的相电流为

式中，为负荷电流，为A相从检测点1至该条线路末端的电容电流，可表示为

式中，C_1A为A相从检测点1至该条线路末端的电容。

假设故障发生前后一周波内负荷电流不变，故障后检测点1的故障相电流为

式中，分别为A相电容电流和故障电流。其中

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，预调式消弧线圈电阻很大，随调式消弧线圈电抗很大，总而言之|Z_L|非常大，式中第二项可忽略不计。则有

同理，故障前检测点2的相电流

故障后检测点2故障相电流

根据以上分析，故障前，相邻检测点相电流之差

式中，C_12A为检测点1、2间的相对地电容，其数值很小。

故障后，相邻检测点故障相电流之差

式中，C_12A+C_Σ>>C_12A，的大小与故障过渡电阻大小有关，一般大于相电压的20％。因此第二项幅值远大于第一项，故障相电流之差的幅值和方向由第二项决定。

通过比较(1)、(2)两式，故障发生后，故障区段两端检测点的故障相电流之差相较于故障发生前，模值显著增大。

2)相邻检测点1、2位于故障点同侧。

类似与1)中的分析，假设检测点均位于故障点上游，有：

故障前

故障后

由于接地故障发生后，故障相电压降低。比较(3)、(4)二式易知，故障发生后，非故障区段两端检测点的故障相电流之差相较于故障发生前，幅值减小。

若检测点均位于故障点上游，同样有故障发生后，非故障区段两端检测点的故障相电流之差模值减小。

2.区段两端电压差变化特征

区段两端电压差可根据潮流计算相关理论计算得出