[发明专利]一种光伏电站集电线路单相接地故障的定位方法

说明书

本发明公开了一种光伏电站集电线路单相接地故障的定位方法，具体地说是一种基于零序网络的光伏支路电流等效拟合与故障区段逐次搜索定位的方法。本发明通过智能故障录波设备远程自动测量集电线路出口处的故障相电压、相电流和零序电流，实现了高分辨率、高精度采样；使用集电线路出口处故障相电流和零序电流拟合光伏支路的电流分量，补偿了集电线路上各段之间的电流差异，减少了计算误差，提升了故障测距精度；采用故障区段逐次搜索的故障测距方法，保证了算法运行的高效性；定位过程全程自动化，无需人工干预，大幅度提升故障定位效率，减少光伏电站故障脱网时间及对电网的冲击，提升了经济效益。

技术领域

本发明涉及一种光伏电站集电线路单相接地故障的定位方法，具体地说是一种基于零序网络的光伏支路电流等效拟合与故障区段逐次搜索定位的方法，能够提升传统测距算法的精度，减少故障定位时间，提升光伏电站并网运行的安全性。

背景技术

随着我国光伏发电产业的高速发展，光电在电能中的贡献率逐年提升，保证光伏电站的长期可靠运行对电力系统的健康稳定意义重大。

当前，针对小电阻接地系统故障测距的研究多数是针对配电网，主要采用阻抗法和行波法，两者均取得了大量的应用。阻抗法是利用输电线路故障时在观测点处观测到的工频电气量计算出故障回路的阻抗，若忽略线路的分布电容和电导，故障点的距离和阻抗成正比，根据线路阻抗求出故障点到观测点的距离，进而实现故障定位。阻抗法往往建立在简化的方程基础之上，测距精度受故障点过渡电阻以及对侧零序电流注入的影响，且不考虑故障时光伏单元支路电流的影响，另外光伏电站集电线路的长度相比于传统的输配电网要短的多，计算误差被相对放大，实际效果并不理想。行波法是充分利用线路在发生故障时暂态分量出现而实现测距的方法，在线路发生故障时暂态分量以行波的形式向线路两侧传播，通过安装在线路两侧的行波接收设备接收行波量，进一步计算得到故障位置。但是光伏电站网络结构复杂，支路众多，实施成本高昂，且支路之间的干扰较大，测量精度显著降低。

为了解决这个问题，本发明提出了一种光伏电站集电线路单相接地故障的定位方法，该方法使用在集电线路出口处测到的相电流等效拟合光伏支路电流，补偿了支路电流引入的误差，并引入了一种基于故障区段搜索的光伏电站故障测距算法，有效降低了传统测距算法的误差，具有实际的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确计算集电线路单相接地故障距离的方法，用于减少故障定位时间，提升光伏电站并网运行的安全性。与现有技术相比，本发明仅测量集电线路出口处的故障相电压、相电流和零序电流，不需要额外的设备投入，测量方法简单；使用集电线路出口处故障相电流和零序电流拟合光伏支路的电流分量，测距精度提升；采用故障区段逐次搜索的故障测距方法，保证了算法运行的高效性；电气量的采集、传输通过智能故障录波实现，故障定位算法通过计算机编程语言实现并编制成一体化软件，定位过程全程自动化，无需人工干预，大幅度提升故障定位效率，减少光伏电站故障脱网时间。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种光伏电站集电线路单相接地故障的定位方法，该方法包括以下步骤：

(1)采集集电线路出口处的故障相电压相电流和零序电流通过以太网传输给后端故障分析软件，作为输入量；

(2)对故障相电压相电流和零序电流进行滤波处理，去除高次谐波，减少干扰；

(3)利用步骤(2)滤波后的零序电流拟合故障支路电流，令集电线路发生故障后所有N个光伏支路的电流总和为根据KCL(基尔霍夫电流定律)，得到以下等式：

假设光伏电站的光伏单元特性相同，在集电线路故障瞬间，可以近似认为故障发生时光伏支路电流相同，得到光伏支路近似电流如下：

(4)以集电线路与光伏支路的连接点作为分段点，将集电线路分成N个区段，i表示第i个区段，计算L和