一種基于電氣量和非電氣量的小電流接地綜合選線方法與流程

本發(fā)明涉及一種基于電氣量和非電氣量的小電流接地綜合選線方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)按接地處理方式可分為大電流接地系統(tǒng)(包括直接接地，電抗接地和低阻接地)、小電流接地系統(tǒng)(包括高阻接地，消弧線圈接地和不接地)。我國3～66kv電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，即為小電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是一種常見的臨時(shí)性故障，目前在地區(qū)電網(wǎng)特別是10kv配電線路單相接地經(jīng)常發(fā)生。

發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。但是若發(fā)生單相接地故障時(shí)電網(wǎng)長期運(yùn)行，因非故障的兩相對地電壓升高，可能引起絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)展成為相間短路，使事故擴(kuò)大，影響用戶的正常用電。還可能使電壓互感器鐵心嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致電壓互感器嚴(yán)重過負(fù)荷而燒毀。同時(shí)弧光接地還會(huì)引起全系統(tǒng)過電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，必須及時(shí)找到故障線路予以切除。

針對單相接地故障選線的問題，傳統(tǒng)的處理方法主要包括兩種。一種是在變電站安裝小電流接地選線裝置，但電網(wǎng)單相接地故障狀況復(fù)雜多樣，而小電流接地選線系統(tǒng)往往只用到了某一方面的故障特征，準(zhǔn)確性不高，運(yùn)維人員應(yīng)用意愿不強(qiáng)，導(dǎo)致大部分站端小電流接地選線系統(tǒng)信號不可靠，甚至已退出運(yùn)行。另一種方式是采用人工選線的方式，即通過調(diào)度主站系統(tǒng)接收到的告警信息，人工篩選判斷接地線路，然后通知操作人員現(xiàn)場排查處理，該方式自動(dòng)化程度低，主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)，缺乏選線輔助決策手段，事故處理效率不高。

隨著調(diào)度自動(dòng)化水平的不斷提高，主站信息采集能力、綜合分析能力也越來越全面，同時(shí)調(diào)控一體化化技術(shù)已逐步推廣并全面應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的遙控操作方式已不能滿足技術(shù)發(fā)展需要，調(diào)控人員在主站側(cè)采用遠(yuǎn)方遙控拉開故障線路將是常態(tài)。因此，有必要在地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度主站采用新的小電流接地選線方法，實(shí)現(xiàn)單相接地故障的線路快速識別和遠(yuǎn)方控制，提高小電流接地拉閘的準(zhǔn)確性，縮短故障處理時(shí)間，減少調(diào)控人員工作量，推動(dòng)調(diào)控運(yùn)行由“經(jīng)驗(yàn)型”向“智能型”轉(zhuǎn)變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于電氣量和非電氣量的小電流接地綜合選線方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于電氣量和非電氣量的小電流接地綜合選線方法，有啟動(dòng)母線電壓異常告警時(shí)，獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的零序電流，判斷某條線路零序電流最大并且為其它線路零序電流之和是否成立，如果成立，則該線路為接地故障；如果不成立，獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的非電氣量信息，采用權(quán)重法計(jì)算每條線路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除對應(yīng)的線路，如果母線電壓回復(fù)正常，則該線路為接地故障。

所述小電流接地綜合選線方法的具體過程為：

獲取母線模型信息；

循環(huán)所有母線獲取各條母線的三相電壓和零序電壓；

如果三相電壓偏離基準(zhǔn)值并且零序電壓超過門檻值，則啟動(dòng)母線電壓異常告警；

查找電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路，獲取各條線路的零序電流，判斷某條線路零序電流最大并且為其它線路零序電流之和是否成立，如果成立，則該線路為接地故障；如果不成立，則獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的非電氣量信息，采用權(quán)重法計(jì)算每條線路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除對應(yīng)的線路，如果母線電壓回復(fù)正常，則該線路為接地故障。

三相電壓偏離基準(zhǔn)值遵循一相電壓升高，另兩相電壓偏低的原則。

采用拓?fù)渌阉鞣椒ú檎译妷寒惓Ｄ妇€關(guān)聯(lián)線路。

每條線路的故障概率計(jì)算公式為，

其中，n為非電氣量信息的種類數(shù)，λi為第i種非信息量信息的權(quán)重，pi為第i種非信息量信息的狀態(tài)值，max.f為線路的故障概率。

非電氣量信息包括氣象信息、地理信息、施工信息和歷史故障信息。

故障概率從大到小進(jìn)行排序，按照故障概率的排序，依次切除對應(yīng)的線路，如果母線電壓回復(fù)正常，則該線路為接地故障。

采用遙控操作切除線路。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于電氣量和非電氣量的綜合選線，其中電氣量能有效解決故障特征量明顯的故障選線，非電氣量有效解決了故障特征量不明顯時(shí)的故障選線，同時(shí)綜合利用電氣量和非電氣量的分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)故障選線的準(zhǔn)確判斷，該方法能在調(diào)度主站端準(zhǔn)確識別接地故障線路，并可通過遙控操作實(shí)現(xiàn)快速高效的閉環(huán)處理，提高了小電流接地拉閘的準(zhǔn)確性，縮短故障處理時(shí)間，減少調(diào)控人員工作量，有效的保障了電網(wǎng)供電可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為采用本發(fā)明的小電流接地選線總體框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種基于電氣量和非電氣量的小電流接地綜合選線方法，有啟動(dòng)母線電壓異常告警時(shí)，獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的零序電流，判斷某條線路零序電流最大并且為其它線路零序電流之和是否成立，如果成立，則該線路為接地故障；如果不成立，獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的非電氣量信息，采用權(quán)重法計(jì)算每條線路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除對應(yīng)的線路，如果母線電壓回復(fù)正常，則該線路為接地故障。

具體步驟如下：

步驟1，基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獲取母線模型信息。

步驟2，循環(huán)所有母線，獲取各條母線的三相電壓和零序電壓。

步驟3，判斷三相電壓是否偏離基準(zhǔn)值，如果否，則循環(huán)下一條母線，如果是，則判斷零序電壓是否超過門檻值，如果否，則循環(huán)下一條母線，如果是，則啟動(dòng)母線電壓異常告警。相電壓偏離基準(zhǔn)值遵循一相電壓升高，另兩相電壓偏低的原則。

步驟4，采用拓?fù)渌阉鞣椒ú檎译妷寒惓Ｄ妇€關(guān)聯(lián)線路，獲取各條線路的零序電流，判斷某條線路零序電流最大并且為其它線路零序電流之和是否成立，如果成立，則該線路為接地故障；如果不成立，則轉(zhuǎn)至步驟5。

步驟5，獲取電壓異常母線關(guān)聯(lián)線路的非電氣量信息，采用權(quán)重法計(jì)算每條線路的故障概率，故障概率從大到小進(jìn)行排序，按照故障概率的排序，采用遙控操作依次切除對應(yīng)的線路，如果母線電壓回復(fù)正常，則該線路為接地故障。

非電氣量選線采用概率法定位接地線路，設(shè)置不同種類非電氣量信息的權(quán)重和狀態(tài)值，計(jì)算每條線路的故障概率，具體計(jì)算公式為：

其中，n為非電氣量信息的種類數(shù)，λi為第i種非信息量信息的權(quán)重，pi為第i種非信息量信息的狀態(tài)值，max.f為線路的故障概率。

常見的非電氣量信息包括氣象信息、地理信息、施工信息和歷史故障信息。

氣象信息要考慮的因素為：晴、陰、雨、暴風(fēng)雨、雷陣雨、大風(fēng)、雪、霾、無天氣信息；

pi(x)為因素為x時(shí)的狀態(tài)值，即晴、陰天氣狀態(tài)值為1，雨、霾天氣狀態(tài)值為2，暴風(fēng)雨、雷陣雨、大風(fēng)、雪天氣狀態(tài)值為3，無天氣信息狀態(tài)值為0。

地理信息要考慮的因素為：多植物地帶、多施工路段、山坡地帶、景區(qū)等多人地帶、其他特殊地理環(huán)境、無環(huán)境信息；

即多植物地帶狀態(tài)值為1，山坡地帶、景區(qū)等多人地帶狀態(tài)值為2，多施工路段、其它特殊地理環(huán)境狀態(tài)值為3，無環(huán)境信息狀態(tài)值為0。

施工信息要考慮的因素為：設(shè)備故障、設(shè)備陳舊、安全隱患、其他特殊條件、無設(shè)備信息；

即設(shè)備陳舊、安全隱患狀態(tài)值為1，設(shè)備故障狀態(tài)值為2，其它特殊條件為狀態(tài)值3，無設(shè)備狀態(tài)信息狀態(tài)值為0。

歷史故障信息要考慮的因素為：發(fā)生次數(shù)；

即當(dāng)故障歷史發(fā)生次數(shù)大于3時(shí)，狀態(tài)值為4，當(dāng)故障歷史發(fā)生次數(shù)小于等于3時(shí)，狀態(tài)值為發(fā)生次數(shù)值。

當(dāng)然也可增加其他非電氣量信息，這需要根據(jù)實(shí)際情況而定，例如：人為誤操作，狀態(tài)值可定義為2，季節(jié)性重復(fù)，狀態(tài)值可定義為3；自然因素，狀態(tài)值可定義為1。

為了進(jìn)一步說明上述方法，給出以下實(shí)例：

(1)電氣量選線

以某地區(qū)電網(wǎng)東風(fēng)變電站東備七線接地故障為例，系統(tǒng)判定線路接地故障過程如下：

s11：實(shí)時(shí)獲取東風(fēng)站10kvi母電壓量測數(shù)據(jù)：a相電壓9.88kv，b相電壓0.74kv，c相電壓10.27kv，同時(shí)零序電壓0.67kv超過門檻值，啟動(dòng)啟動(dòng)母線電壓異常告警，提示b相接地。

s12：自動(dòng)搜索東風(fēng)站10kvi母的關(guān)聯(lián)線路，包括東備七線、東藍(lán)線、東鎮(zhèn)線、東亭線、東五線、東壩線。

s13：獲取東備七線、東藍(lán)線、東鎮(zhèn)線、東亭線、東五線、東壩線零序電流值分別為：11a、4a、2.5a、1.75a、0.25a、0.25a。

s14：利用零序電流比幅法判定東備七線為接地故障。

(2)非電氣量選線

以某地區(qū)電網(wǎng)東風(fēng)變電站東國線接地故障為例，系統(tǒng)判定線路接地故障過程如下：

s21：實(shí)時(shí)獲取東風(fēng)站10kvii母電壓量測數(shù)據(jù)：a相電壓10.88kv，b相電壓10.27kv，c相電壓1.03kv，同時(shí)零序電壓0.54kv超過門檻值，啟動(dòng)母線接地故障告警，提示c相接地。

s22：自動(dòng)搜索東風(fēng)站10kvii母的關(guān)聯(lián)線路，包括東溪線、東場線、東桂線、東國線、東惠線、東液線。

s23：獲取東溪線、東場線、東桂線、東國線、東惠線、東液線零序電流值分別為：2.5a、2a、2.5a、1.75a、0.25a、0.25a。

s24：利用零序電流比幅法無法判定故障線路。

s25：采用非電氣量選線方法，其中上述線路的非電氣量信息狀態(tài)值如下表：

非電氣量信息權(quán)重設(shè)置如下：

歷史故障：0.3，氣象信息：0.2，地理信息：0.2，施工信息：0.2，其它：0.1。

線路故障概率計(jì)算結(jié)果為：

東溪線：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4；

東場線：2×0.3+1×0.2+3×0.2+0×0.2+0×0.2＝1.4；

東國線：1×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.7；

東惠線：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4；

東液線：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4。

因此東場線為接地故障概率最高的線路。

s26：通過遙控操作切除東場線，停運(yùn)后獲取10kvi母電壓量測值，a相電壓5.88kv，b相電壓5.98kv，c相電壓6.03kv，同時(shí)零序電壓0kv，母線電壓恢復(fù)正常，即確定東場線為接地故障。

如圖2所示，采用上述方法小電流接地選線系統(tǒng)針對配電出線單相接地故障，在調(diào)度主站端充分利用調(diào)度自動(dòng)化平臺采集的遙測遙信信息，根據(jù)線電壓變化情況自動(dòng)監(jiān)視小電流接地的母線，對異常母線實(shí)時(shí)啟動(dòng)告警和分析，綜合利用電氣量和非電氣量的選線決策判斷接地線路，并通過遙控自動(dòng)切除故障線路。

上述方法實(shí)現(xiàn)了基于電氣量和非電氣量的綜合選線，其中電氣量能有效解決故障特征量明顯的故障選線，非電氣量有效解決了故障特征量不明顯時(shí)的故障選線，同時(shí)綜合利用電氣量和非電氣量的分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)故障選線的準(zhǔn)確判斷，該方法能在調(diào)度主站端準(zhǔn)確識別接地故障線路，并可通過遙控操作實(shí)現(xiàn)快速高效的閉環(huán)處理，有效的保障了電網(wǎng)供電可靠性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。