[发明专利]基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统及方法

说明书

本发明公开了基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统及方法，所述系统包括双线圈线路故障指示器、数据集中器及后台管理平台，双线圈线路故障指示器通过ZigBee通讯链路与数据集中器相连接，数据集中器通过通信网络与后台管理平台相连接；在每一相线上皆设置有双线圈线路故障指示器，且同一监测点处的三相线路上的双线圈线路故障指示器的时钟同步；方法包括数据集中器和双线圈线路故障指示器进行数据握手通讯；进行数据集中器与双线圈线路故障指示器的时钟同步处理；利用时钟同步技术、微功耗无线通讯技术、零序暂态分析技术完成配网网路各个分支节点的零序电流合成、零序暂态波形录取、并送至后台管理平台进行故障点的分析和判断。

技术领域

本发明涉及电力系统智能化技术领域，具体的说，是基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统及方法。

背景技术

电力系统是由发电、变电、输电、配电、供电、用电等设备和技术组成的将一次能源转换为电能的统一整体。电能由发电厂发出后，通过各级变电所经高压输电网送到电力用户侧，然后经配电网供给用户。一般来说，110kV以上电压等级网络属于输电网，6～66kV电压等级属于配电网。配电网是电力系统的重要组成部分，在电力系统的各个环节中作为末端直接与用户相联系。电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中性点是否接地及如何接地是涉及到绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压等级、系统接线和系统稳定等多个方面的综合问题。中压配电网通常采用中性点不直接接地方式，其中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经高阻接地方式、中性点经小电阻接地方式。

我国电力系统的6～66kV配电网多属于小电流接地系统，一般采用中性点不接地或者中性点经消弧线圈接地的工作方式，因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，又称中性点非有效接地系统。接地故障是指由于导体与地连接或对地绝缘电阻变的小于规定值而引起的故障。

根据电力系统运行部门的故障统计，由于外界因素（如雷击、大风、鸟类等）的影响，配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以上。当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗的短路回路，接地电流很小，故称为小电流接地系统。它的优点在于发生单相接地故障时多数情况下可以自动熄弧并恢复绝缘。当线路发生永久性单相金属接地故障后，三相系统的线电压仍然是对称的，大小与相位并不变化，但系统的接地相对地电容被短接，对地电压都变为零。为防止另一相在接地而引起两相短路甚至三相电路，因而必须限制一定时间内排除单相故障。

长期以来，国内外电力领域的专家学者对小电流接地系统单相接地故障问题进行了大量的研究。发生单相接地故障时，以往采用的检测原理大多是基于故障时产生的稳态信号。但是由于稳态信号比较微弱，受外界因素及运行方式影响大，致使在实际的工程应用中难以提取有效地故障信号。而且，配电网络故障复杂多变，如系统中性点补偿度、各出线长度、故障点位置、过渡电阻大小、短路点电弧的发展等，这些条件的组合，使得在一种故障情况下工作良好的装置，在另一种情况下可能失效。因此，小电流接地系统单相接地保护看似简单易行但实践证明是非常复杂的，这也是一些国家不采用中性点非有效接地方式的主要原因之一。但毕竟小电流接地系统有着得天独厚的优越性，并在我国及其它国家被广泛应用，准确找准故障线路成为当务之急。

目前国内对于小电流接地系统单相接地故障的判断主要有以下几种方法：

1.针对电缆为主的配网线路，采用电缆终端加装零序互感器采集零序电流，根据接地故障时产生的零序电流幅值作为判断依据；

2.针对架空线路，一般采用加装线路故障指示器，由线路故障指示器是否翻牌来判断故障发生的区间；

3.采用人工检测方法，发生单相接地后将线路拆分为几段，采用二分法查找故障点；

4.零序稳态分析法：包括五次谐波发、零序有功分量发、首半波法、小波法等。

但现有技术不可避免的会存在如下缺陷：