[发明专利]基于参数识别的配电网线路绝缘监测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于参数识别的配电网线路绝缘监测方法。

背景技术

电力电缆以其安全、可靠、有利于美化城市与厂矿布局等优点，获得了越来越广泛的应用。电缆能适应地下、水底等各种敷设环境，其供电条件受自然气象因素和环境因素影响较小，对人身伤害小。由于电缆线路，尤其是城市配电网的电缆线路，多埋于地下，一旦发生故障寻找起来十分困难。不仅浪费大量的人力物力，而且会造成停电损失。

电缆绝缘的好坏是影响电缆安全可靠运行的关键因素。过去我国广泛使用的预防性试验是采用定期停电进行试验的方法，属于离线测量。由于经济、电力水平的发展，停电试验的传统方法已经越来越不满足实际需求；能够准确、有效判别电缆绝缘良好程度的方法是电力电缆绝缘在线监测技术的关键；现在国内外主要使用的电缆绝缘在线监测方法包括：直流叠加法、直流成分法、局部放电法、介质损耗监测法等。其中很多方法都存在易受干扰、所需电气量测量困难等问题。局部放电法是国际认可的一种电缆监测方法，但是其局部放电信号难以监测，易受干扰，是电缆出厂的质量判别方法且主要在实验条件好的实验室内进行，无法室外操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于参数识别的配电网线路绝缘监测方法，以解决现有电力电缆绝缘在线监测技术存在的不足。本发明首先对中性点不接地的配电网，假设线路绝缘完好的情况下建立其数学模型；利用仿真所得的绝缘劣化时零序电压和零序电流数据，通过最小二乘法求解模型参数；借助得到的线路对地电容和对地电阻的符号，判断本条线路的绝缘状况。本方法直接识别与线路绝缘相关的等效对地电阻和等效对地电容，无需添加额外电气设备，在现有测量手段的基础上实现全时段电缆线路绝缘在线监测和预警。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于参数识别的配电网线路绝缘监测方法，包括以下步骤：

1)建立模型

在一个多出线的中性点不接地配电网系统中，据电路理论，任意一条没有发生绝缘劣化的支路有如下方程：

式中，c、r为每相线路的对地电容和对地电阻；由于对称性，各相线路对地电容和对地电阻都相同，此处用同一字母表示；i_a、u_ag、i_al分别为该条支路A相线路电流、母线电压、负荷电流i_b、u_bg、i_bl分别为该条支路B相线路电流、母线电压、负荷电流，i_c、u_cg、i_cl分别为该条支路C相线路电流、母线电压、负荷电流；经过变换后得时域微分方程：

式中，u₀为该支路零序电压，i₀为该支路零序电流；参数识别的离散模型为：

式中，C、R分别为该支路的对地电容和对地电阻；u₀(k)、i₀(k)分别为第k个采样点的零序电压和零序电流，T_s为采样间隔；

2)参数识别及判定

参数识别离散模型中u₀(k)、i₀(k)均为已知量，未知量为支路对地电容C和对地电阻R；由f(R,C)＝0可知，取连续3个采样点的数据联立得到非线性方程组，利用最小二乘法求解得到待求电容值C和电阻值R；

得到支路对地电容和对地电阻的参数估计值后，进行该支路绝缘劣化的判别。

进一步的，步骤2)中该支路绝缘劣化的判别方法为：

a)若支路对地电容和对地电阻的参数估计值序列的平均值为负，且对地电阻绝对值大于整定值，即

式中，C(k)为电容估计值序列，R(k)为电阻估计值序列，R_f为整定值；

b)若支路对地电容和对地电阻的参数估计值序列的平均值为正，但对地电阻绝对值小于整定值，则判定为绝缘良好；

c)若支路对地电容和对地电阻的参数估计值序列的平均值不为负，则判定为绝缘良好。