[发明专利]广域零序分布电压特征的小电流接地故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小电流接地故障选线方法，特别是一种广域零序分布电压特征的小电流接地故障选线方法。

背景技术

我国配电网的中性点运行方式多为小电流接地运行方式。目前，对于小电流接地系统尤其是在中性点经消弧线圈接地的谐振接地配电网中，由于故障信号特征小致使故障选线的可靠性还有待提高。虽然多种选线方法诸如暂态行波法、小波奇异性检测法、零序导纳法、注入法被提出，选线的可靠性大大提高，但无论是基于暂态信息、稳态信息还是融合信息的选线方法，主要依据的是故障线路的零序电流在大小和方向上与非故障线路的差别进行选线。在实际电网中，铁芯饱和、涡流、磁滞以及励磁电流的存在极易造成电流互感器饱和，致其传变特性呈非线性，从而使测量结果精度下降甚至失真。同时，多个互感器间参数存在不一致性，这些因素都会对正确选线造成影响；另外，由于电源、三相负荷的不对称，三相线路参数的不对称、三相电流互感器的不对称，系统中会存在较大不平衡电流，其量值可能远远大于故障时的零序电流，而且方向不确定，导致选线装置误选。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种广域零序分布电压特征的小电流接地故障选线方法，不依赖零序电流的观测量实现准确的故障选线。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：该方法基于分布参数模型，在不同的接地方式、故障距离、过渡电阻和较小的脱谐度情况下，均能只在获得零序电压数据的情形下正确选出故障线路；利用故障发生后的健全线路与故障线路在零序电压沿线分布上的差异作为选线判据；首先，利用线路长度和在母线、各支路末端处测得的故障后零序电压为每条馈线构造故障测度因子；然后，建立相对故障测度矩阵，用以表征故障线路与健全线路在零序电压沿线分布上的差异性、健全与健全线路在零序电压沿线分布上的相似性；最后，利用投票机制，根据最大票数原则选出故障线路。

该方法的具体步骤为：

步骤1：以零序电压幅值越限作为故障的启动条件，采集各个支路母线处的故障后的稳态零序电压信号，对于一个具有n条支路的单端辐射状配电网，其母线处的零序电压幅值为U₀，第i条线路末端的零序电压幅值为U_1i，其中i为自然数，i(1≤i≤n)；

步骤2：根据第i条支路的长度l_i和其始、末端的零序电压幅值U₀，U_1i来构造用来描述故障后该支路零序电压沿线分布特征的故障测度因子，具体计算如下：

步骤3：定义相对故障测度矩阵M_n×n，用来描述任意两条健全线路在零序电压沿线分布上的相似性以及故障线路与任意一条健全线路在零序电压沿线分布上的差异性，以第i条支路和第j条支路为例(1≤i,j≤n)，具体计算如下：

其中T为采样的数据个数；

步骤4：利用投票机制进行故障选线，具体步骤如下：

步骤4.1：从M_n×n矩阵的主对角线m₁₁开始，扫描m_ii(1≤i≤n)所在的行和列，将行向量赋给a_1×n，列向量赋给

步骤4.2：比较向量a,b中的元素，若a(r)＞λ+b(r),1≤r≤n，sum(i)＝sum(i)+1，若a(r)+λ＜b(r),1≤r≤n，sum(i)＝sum(i)-1，若a(r)＝b(r)±λ,1≤r≤n，sum(i)＝sum(i)，其中λ为环境因子；

步骤4.3：得到n条支路系统的差异显著水平向量SUM，若则对应的线路为故障线路，否则故障出现在母线上。

所述故障发生后的健全线路零序电压沿线分布是指，沿着出线方向，零序电压的幅值随着距离的增长而变大，线路始末端的零序电压幅值差是线路长度的一元二次函数；即若支路i为健全支路，则其中ΔU_0i为支路i的始末端零序电压的幅值差，X是线路单位长度的阻抗值，I_C为单位长度的线路对地电容电流，l_i为健全支路i的线路长度。