[发明专利]一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法

说明书

本发明涉及配电网故障检测技术领域，具体涉及一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法。在发生单相接地故障后，本发明首先选取暂态零序电流幅值比较大的出线作为故障备选出线，然后计算故障备选出线的暂态无功功率和工频无功功率，利用工频无功功率的符号函数对其暂态无功功率进行修正，再利用修正后的暂态无功功率的找出故障出线；本发明解决了小电流接地方式配电系统中TV、TA极性不确定的单相接地故障选线问题。实际应用中配电网的TV、TA极性未知，解决了TV、TA极性不确定的小电流接地系统中单相接地故障选线问题，有着广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及配电网故障检测技术领域，具体涉及一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法。

背景技术

我国6～35kV中压配电网多采用谐振接地方式，且消弧线圈一般处于过补偿状态。这样虽然提高了故障自愈水平和供电可靠性，但过补偿的电感电流使故障线路工频零序电流极性与健全线路相同、幅值甚至小于健全线路，使得传统利用稳态电气量的故障选线方法存在着故障量不突出、不稳定甚至不确定等问题，无法保证选线的可靠性和灵敏度。由于接地故障暂态电流幅值一般是工频电流的数倍到数十倍，可达上百安培，且不受消弧线圈补偿方式影响，因此暂态选线方法在谐振系统中可靠性较高。经过近年的发展，利用暂态电气量的小电流接地故障选线技术均已实现突破。

利用故障暂态无功功率方向（以下简称暂态功率）选线是暂态选线的一种典型方法。暂态功率选线方法是通过比较各出线的暂态无功功率方向，方向和其他出线不同的为故障出线，如果所有出线暂态无功功率方向全都相同则为母线接地故障。此方法不仅要求各个出线间的零序电流互感器（TA）极性一致，还要求零序电压互感器（TV）与其对应的TA极性保持一致，才能保证暂态功率方向的正确性，进而进行正确选线。但由于传统配电线路很少用到方向保护，现场TV和TA的安装很少考虑到互感器之间的极性关系，很容易由于一次侧二次侧接线不对应造成极性反接，使暂态功率方向计算不确定而造成选线错误。

专利申请号：CN201210479994.0，名称：一种基于无功功率流向的谐振接地系统选线方法与论文《综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线》分别提出了通过比较小电流接地故障后各出线暂态无功功率和工频无功功率流向的一致性的方法进行选线，该方法消除了TV、TA极性不确定的影响，提高了暂态选线的可靠性和适应性。但是该算法在原理上不易理解，选线过程略显复杂。

发明内容

为了解决TV、TA极性不确定的小电流接地系统中发生单相接地时的故障选线问题，本发明提供了一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法，具体技术方案如下：

一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法包括以下步骤：

（1）在线采集系统各出线母线出口处的零序电流及母线零序电压，当监测到母线零序电压幅值超过预先设置的母线零序电压幅值阈值时，说明系统发生了单相接地故障；

（2）选取暂态零序电流幅值比较大的n条出线作为故障备选出线；其中n>1；

（3）根据下述公式计算步骤（2）中选取的n条故障备选出线的暂态无功功率：

；

其中，k为故障备选出线的编号，k=1,2,···,n；T为暂态过程持续时间，为故障备选出线k的母线出口处的暂态零序电流，为母线暂态零序电压；如果，则表示故障备选出线k的暂态无功功率由母线流向故障备选出线k，故障备选出线k为健全线路；如果，则表示故障备选出线k的暂态无功功率由故障备选出线k流向母线，故障备选出线k为故障线路；如果所有故障备选出线均满足，则系统为母线接地故障；

（4）根据下述公式计算步骤（2）中选取的所有故障备选出线的工频无功功率：

；