基于差動能量比的配網線路故障區段定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及配電網線路故障診斷方法，具體是一種基于差動能量比的配網線路故 障區段定位方法。
【背景技術】
[0002] 據統計，電力系統在運行過程中，由配網故障造成的停電事故約占總停電事故的 95%以上，其中70%的事故由單相接地故障或母線故障引發。而國內外配網中性點廣泛采 用非有效接地（小電流接地）方式，以避免發生單相接地故障時引起供電中斷。對于配網 的單相接地故障，由于故障特征量微弱，一直缺乏可靠的故障選線和定位方法。隨著人們對 配網自動化水平要求的提高，更加迫切需要從根本上解決配網的故障定位問題。
[0003] 目前國內外學者提出的故障定位方法大致分為兩類：一是注入信號法，二是基于 故障特征量的區段定位。注入信號法包括"S"注入法、交直流綜合注入法和并聯中電阻法， 該類方法增大了對系統的干擾，且不能檢測瞬時性和間歇性接地故障。基于故障特征量的 區段定位包括零模電流比較法、區段零序導納法、零序無功功率方向法、基于相電流突變量 的定位、殘留增量法、行波法等，配電自動化系統主要利用主站實現FTU的時間同步，對時 誤差至少為幾個毫秒。在此情況下，暫態信號的幅值、極性、波形相關性比較等方法不再有 效。
[0004] 觀察可知，目前的方法均只利用故障發生后的數據，而忽略了對故障前信息的利 用。同時，大多數定位方法只考慮零序電流信息（需要三相信息），對互感器要求高，信息獲 取復雜，且這些方法在數據缺相的情況下將會失效。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出了一種基于差動能量比的配網 線路故障區段定位方法。
[0006] 本發明的原理：
[0007] 設故障相為A相，故障前檢測點相電壓為，故障后相電壓為由圖1，易知二 者滿足
[0008] &Α = ?Α-?0
[0009] 定義區段差動能量
[0010] Edif = ^Iia -?2Α\·\?ΙΛ -U2a^
[0011] 式中，4、K分別為檢測點i的A相電流、電壓。以下分析故障區段和非故障區 段在故障發生前后差動能量的變化特征。
[0012] 1.區段兩端電流差變化特征
[0013] 1)相鄰檢測點1、2位于故障點異側（檢測點間無分支線路），設檢測點1位于故 障點上游，檢測點2位于故障點下游。
[0014] 故障前檢測點1的相電流為 _5]
[0016] 式中，為負荷電流，為A相從檢測點1至該條線路末端的電容電流，可表示 為
[°017] ^ClA= A
[0018] 式中，Cia為A相從檢測點1至該條線路末端的電容。
[0019] 假設故障發生前后一周波內負荷電流不變，故障后檢測點1的故障相電流為
[0020] Pia^ iLA+Pcia+If
[0021] 式中，&分別為A相電容電流和故障電流。其中
[0022] Fcia^ ]ω€ΙΑ?'Α^]ω€ΙΑ{?Α-?,)
[0023] 消弧線圈利用故障時中性點電壓偏移產生的電感電流來抵消系統電容電流，接地 點殘流（故障電流）可表示為
[0024] If=If - /(V = -- - j(〇CsO\) ZL
[0025] 式中，Cs為全網線路對地電容。故障發生而消弧線圈未動作時段中，預調式消弧 線圈電阻很大，隨調式消弧線圈電抗很大，總而言之|z」非常大，式中第二項可忽略不計。 則有
[0026] ^f ^ 〇
[0027] 同理，故障前檢測點2的相電流
[0028] i2A = Ila +iC2A =^LA+ JC〇C2pA
[0029] 故障后檢測點2故障相電流
[0030] P2a =Jla+ I'ciA =LA+ A
[0031] 根據以上分析，故障前，相鄰檢測點相電流之差
[0032] Iia - J21 = 7Γ1, - Icia = j(〇C]2AUA (I)
[0033] 式中，C12a為檢測點1、2間的相對地電容，其數值很小。
[0034] 故障后，相鄰檢測點故障相電流之差
【主權項】
1. 一種基于差動能量比的配電網線路故障區段定位方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟： 步驟S1，確定故障相和故障時刻tf; 步驟S2,選取檢測裝置[tf- 0. 02,tf+0. 02s]區間內共2N個點的故障相電流波形數 據，計算差動能量比4公式如下：
Ae ^ difA, before^^difA, after 式中，EdifA>f_和EdifA，afte為故障發生前后故障相的差動能量，其中AiA(n) =i1A(n)-i2A(n)nG[-N，N-1] AuA(n) =u1A(n)-u2A(n)nG[-N，N-1] 式中，i1A(n)、i2A(n)、u1A(n)、u2A(n)為相鄰檢測點測得的相電流和相電壓采樣序列，故 障發生時刻的數據點下標為零，N為一周期采樣點數； 步驟S3,根據差動能量比大小判斷各區段是否為故障區段，即當AE<AEsrt，判斷為故障 區段，反之則為非故障區段，AEsrt為差動能量比閾值； 步驟4、根據檢測點在線路上的分布位置，依次遍歷，直到找出故障區段為止。
2. 根據權利要求1所述的配電網線路故障定位方法，其特征在于，所述步驟S1包括： 系統檢測到接地故障的發生后，根據相電壓變化規律，選出故障相，根據相電壓突變時 刻或消弧裝置功率突變時刻確定故障時刻tf。
3. 根據權利要求1所述的配電網線路故障定位方法，其特征在于，所述步驟S3中AEsrt 為人為設置的差動能量比閾值，取〇. 8~0. 9。
【專利摘要】本發明公開了一種基于差動能量比的配網線路故障區段定位方法，對于接地故障，通過分析故障發生前及故障發生至消弧線圈動作前等兩個時段內，相電流差和相電壓差乘積特征，從中提取故障特征量，并采用全過程的差動能量比進行定位。本發明僅需測量線路的故障相電流和電壓，方案簡單，適用性強，且高阻接地時依然可保證靈敏度，可很好解決目前普遍存在的小電流接地系統單相接地故障時故障電流微弱、可靠性差、靈敏度低的問題，同時不會對系統引入干擾。
【IPC分類】G01R31-08
【公開號】CN104777404
【申請號】CN201510210540
【發明人】劉亞東, 劉嘉美, 謝瀟磊, 胡琛臨, 盛戈皞, 江秀臣
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月28日