基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法，采用配有FTU的智能負荷開關代替分段器，在饋線發生相間短路故障三相跳閘后整條饋線仍保持拓撲結構完整而不被分成若干段，在此背景下提出基于信號注入的配電網永久性故障辨識方法，即饋線故障跳閘后在故障相之間注入恒頻的電壓檢測信號，利用檢測到的注入信號電壓、電流計算故障相間端口的等值輸入阻抗，并同故障前基于工頻信號計算得到的等值輸入阻抗在歸一頻率下比較。當為瞬時性相間故障時二者幅值近似相等；永久性故障時二者幅值相差較大，據此辨識出永久性的短路故障，進而完成自適應的重合閘。該方案能夠有效避免因重合于永久性故障而造成的二次短路電流沖擊，有助于快速恢復故障線路的供電。
【專利說明】基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種配電網永久性故障辨識方法，尤其是一種基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法。
【背景技術】
[0002]目前配電網的重合閘一般采用未考慮重合失敗后不利影響的傳統自動重合閘方式，多為饋線首端斷路器同各分支處分段器配合實現。饋線發生相間短路故障后，饋線首端斷路器跳開三相，整條饋線停電失壓，各分段器分閘，首端斷路器經過固定時延后重合，各分段器按照整定時間逐次重合，該過程需要大約數分鐘完成，大大降低了配電網的供電可靠性，若分段器重合于永久性故障，整條饋線將遭受二次短路電流沖擊，對配電網的運行安全性產生不利影響。因此，研究具有相間短路故障性質辨識的配電網自適應重合閘對于提高配電網供電可靠性與運行安全性具有重要意義。
[0003]永久性故障的辨識是實現自適應重合閘的關鍵，目前有關電力系統永久性故障辨識以及自適應重合閘的研究主要集中在高壓輸電線路中，研究方法主要有基于電壓與相位自適應組合判據、帶并聯電抗器單相自適應重合閘電壓判別法、工頻周期積分法、故障模型識別法、小波包能量熵判別法、軌跡預測技術法等。對于配電網，當發生相間短路故障三相跳閘后，整條線路停電，無法獲得跳閘后反應故障信息的電氣量，另外配電饋線分支較多，拓撲結構復雜，用于輸電系統的永久性故障辨識方法無法應用到配電系統中。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法，該方法適用于各種結構的網絡，原理清晰，計算結果可靠，具有良好的永久性故障識別能力，為實現配電網的自適應重合閘提供依據。
[0005]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0006]一種基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法，包括以下步驟:
[0007]第一步:在配電系統正常工作時，利用工頻電壓、電流量，根據歐姆定律計算出每條線路的測量阻抗，并作為永久性故障判斷基準值；
[0008]第二步:故障發生并隔離后，在判斷出故障類型和故障相別的前提下，選擇信號注入相別。如果是相間短路故障，信號注入相別即為故障相別，如果是三相短路故障，選擇任意的兩相作為信號注入相別；
[0009]第三步:采集注入信號的電流與電壓值，根據歐姆定律計算出當前時刻的測量阻抗值，并進行工頻的歸一化折算；
[0010]第四步:比較故障后經過歸一化折算的測量阻抗值與故障前計算得到的測量阻抗值，如果二者相差不大，判斷為瞬時性故障，允許自動重合閘重合；如果二者差別較大，判斷為永久性故障，閉鎖自動重合閘。
[0011]所述的方法，所述第一步中利用工頻電壓、電流量，根據歐姆定律計算出每條線路的測量阻抗的具體方法為:根據故障前系統的等值電路；其中，定義6、h、/c為饋線正常運行時流過饋線的三相電流，h、?Β , Hc為饋線三相電壓，ZLA, Zlb, Zlc為該等值電路阻抗，ZA、ZB、Z。為等值負荷阻抗；定義相間端口等值輸入阻抗為兩相等值線路阻抗與等值負荷阻抗之和，以A、B兩相為例，相間端口等值輸入阻抗為Zin = (ZLA+ZA) + (ZLB+ZB)，由等值電路列基爾霍夫電壓定律(KVL)方程得:
[0012]
【權利要求】
1.一種基于注入信號的配電網永久性故障辨識方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:在配電系統正常工作時，利用工頻電壓、電流量，根據歐姆定律計算出每條線路的測量阻抗，并作為永久性故障判斷基準值； 第二步:故障發生并隔離后，在判斷出故障類型和故障相別的前提下，選擇信號注入相另IJ，如果是相間短路故障，信號注入相別即為故障相別，如果是三相短路故障，選擇任意的兩相作為信號注入相別； 第三步:采集注入信號的電流與電壓值，根據歐姆定律計算出當前時刻的測量阻抗值，并進行工頻的歸一化折算； 第四步:比較故障后經過歸一化折算的測量阻抗值與故障前計算得到的測量阻抗值，如果二者相差不大，判斷為瞬時性故障，允許自動重合閘重合；如果二者差別較大，判斷為永久性故障，閉鎖自動重合閘。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中利用工頻電壓、電流量，根據歐姆定律計算出每條線路的測量阻抗的具體方法為:根據故障前系統的等值電路；其中，定義6、、4.為饋線正 常運行時流過饋線的二相電流，^、?Β % 為饋線二相電壓，ZLA> ZLB, Zlc為該等值電路阻抗，\、ZB、Zc為等值負荷阻抗；定義相間端口等值輸入阻抗為兩相等值線路阻抗與等值負荷阻抗之和，以A、B兩相為例，相間端口等值輸入阻抗為Zin=(ZU+ZA) + CZB)，由等值電路列基爾霍夫電壓定律(KVL)方程得: ^ A~^B ~ - (^LA +?)-Zg ' (^LB +?) (I) 系統正常運行時三相基本對稱，因此(zu+zA)~(Zu+ZB)，故公式⑴變為: ?Α-?Β = (?Α-?Β).(ζιΛ+ζΑ) (2) 從而，
ζ?η=2φΑ-?Β)?{?Λ-?Β) (3) Zin即為故障前的測量阻抗，以此作為永久性故障判斷基準值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二步中的信號注入相別與故障相別之間的關系為:故障相別ΑΒ，信號注入相別AB ;故障相別BC，信號注入相別BC ;故障相別CA，信號注入相別CA ;故障相別ABC，信號注入相別AB或BC或CA。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第三步中的基于注入信號計算測量阻抗并進行頻率歸一化折算的方法為: 設加在故障相之間的注入信號電壓相量為，流過故障相間的注入信號電流相量為^按照無源網絡等效化簡與歐姆定律得: Zc =Uff IIff(4) 由于ζ。與Zin是在不同信號頻率F計算的，需要對其進行頻率歸一化折算，假設Zin =Rin+jxin，將其折算到注入信號頻率下為: z -R1AjXm-(5)
fs 其中，fp是系統正常運行時的額定頻率，fs是注入信號的頻率。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第四步中的瞬時性和永久性故障辨識方法為: 定義計算誤差:
【文檔編號】G01R31/08GK103983899SQ201410217454
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】高軍, 侯廣松, 端木彬, 孟會增 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司菏澤供電公司