一种基于电气量和非电气量的小电流接地综合选线方法与流程

本发明涉及一种基于电气量和非电气量的小电流接地综合选线方法，属于电力系统调度自动化领域。

背景技术：

电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统(包括直接接地，电抗接地和低阻接地)、小电流接地系统(包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地)。我国3～66kv电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，目前在地区电网特别是10kv配电线路单相接地经常发生。

发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h，这也是小电流接地系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。

针对单相接地故障选线的问题，传统的处理方法主要包括两种。一种是在变电站安装小电流接地选线装置，但电网单相接地故障状况复杂多样，而小电流接地选线系统往往只用到了某一方面的故障特征，准确性不高，运维人员应用意愿不强，导致大部分站端小电流接地选线系统信号不可靠，甚至已退出运行。另一种方式是采用人工选线的方式，即通过调度主站系统接收到的告警信息，人工筛选判断接地线路，然后通知操作人员现场排查处理，该方式自动化程度低，主要依赖人工经验，缺乏选线辅助决策手段，事故处理效率不高。

随着调度自动化水平的不断提高，主站信息采集能力、综合分析能力也越来越全面，同时调控一体化化技术已逐步推广并全面应用于地区电网调度控制系统，传统的遥控操作方式已不能满足技术发展需要，调控人员在主站侧采用远方遥控拉开故障线路将是常态。因此，有必要在地区电网调度主站采用新的小电流接地选线方法，实现单相接地故障的线路快速识别和远方控制，提高小电流接地拉闸的准确性，缩短故障处理时间，减少调控人员工作量，推动调控运行由“经验型”向“智能型”转变。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电气量和非电气量的小电流接地综合选线方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于电气量和非电气量的小电流接地综合选线方法，有启动母线电压异常告警时，获取电压异常母线关联线路的零序电流，判断某条线路零序电流最大并且为其它线路零序电流之和是否成立，如果成立，则该线路为接地故障；如果不成立，获取电压异常母线关联线路的非电气量信息，采用权重法计算每条线路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除对应的线路，如果母线电压回复正常，则该线路为接地故障。

所述小电流接地综合选线方法的具体过程为：

获取母线模型信息；

循环所有母线获取各条母线的三相电压和零序电压；

如果三相电压偏离基准值并且零序电压超过门槛值，则启动母线电压异常告警；

查找电压异常母线关联线路，获取各条线路的零序电流，判断某条线路零序电流最大并且为其它线路零序电流之和是否成立，如果成立，则该线路为接地故障；如果不成立，则获取电压异常母线关联线路的非电气量信息，采用权重法计算每条线路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除对应的线路，如果母线电压回复正常，则该线路为接地故障。

三相电压偏离基准值遵循一相电压升高，另两相电压偏低的原则。

采用拓扑搜索方法查找电压异常母线关联线路。

每条线路的故障概率计算公式为，

其中，n为非电气量信息的种类数，λi为第i种非信息量信息的权重，pi为第i种非信息量信息的状态值，max.f为线路的故障概率。

非电气量信息包括气象信息、地理信息、施工信息和历史故障信息。

故障概率从大到小进行排序，按照故障概率的排序，依次切除对应的线路，如果母线电压回复正常，则该线路为接地故障。

采用遥控操作切除线路。

本发明所达到的有益效果：本发明实现了基于电气量和非电气量的综合选线，其中电气量能有效解决故障特征量明显的故障选线，非电气量有效解决了故障特征量不明显时的故障选线，同时综合利用电气量和非电气量的分析结果实现故障选线的准确判断，该方法能在调度主站端准确识别接地故障线路，并可通过遥控操作实现快速高效的闭环处理，提高了小电流接地拉闸的准确性，缩短故障处理时间，减少调控人员工作量，有效的保障了电网供电可靠性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为采用本发明的小电流接地选线总体框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于电气量和非电气量的小电流接地综合选线方法，有启动母线电压异常告警时，获取电压异常母线关联线路的零序电流，判断某条线路零序电流最大并且为其它线路零序电流之和是否成立，如果成立，则该线路为接地故障；如果不成立，获取电压异常母线关联线路的非电气量信息，采用权重法计算每条线路的故障概率，按照故障概率的排序，依次切除对应的线路，如果母线电压回复正常，则该线路为接地故障。

具体步骤如下：

步骤1，基于调度自动化系统获取母线模型信息。

步骤2，循环所有母线，获取各条母线的三相电压和零序电压。

步骤3，判断三相电压是否偏离基准值，如果否，则循环下一条母线，如果是，则判断零序电压是否超过门槛值，如果否，则循环下一条母线，如果是，则启动母线电压异常告警。相电压偏离基准值遵循一相电压升高，另两相电压偏低的原则。

步骤4，采用拓扑搜索方法查找电压异常母线关联线路，获取各条线路的零序电流，判断某条线路零序电流最大并且为其它线路零序电流之和是否成立，如果成立，则该线路为接地故障；如果不成立，则转至步骤5。

步骤5，获取电压异常母线关联线路的非电气量信息，采用权重法计算每条线路的故障概率，故障概率从大到小进行排序，按照故障概率的排序，采用遥控操作依次切除对应的线路，如果母线电压回复正常，则该线路为接地故障。

非电气量选线采用概率法定位接地线路，设置不同种类非电气量信息的权重和状态值，计算每条线路的故障概率，具体计算公式为：

其中，n为非电气量信息的种类数，λi为第i种非信息量信息的权重，pi为第i种非信息量信息的状态值，max.f为线路的故障概率。

常见的非电气量信息包括气象信息、地理信息、施工信息和历史故障信息。

气象信息要考虑的因素为：晴、阴、雨、暴风雨、雷阵雨、大风、雪、霾、无天气信息；

pi(x)为因素为x时的状态值，即晴、阴天气状态值为1，雨、霾天气状态值为2，暴风雨、雷阵雨、大风、雪天气状态值为3，无天气信息状态值为0。

地理信息要考虑的因素为：多植物地带、多施工路段、山坡地带、景区等多人地带、其他特殊地理环境、无环境信息；

即多植物地带状态值为1，山坡地带、景区等多人地带状态值为2，多施工路段、其它特殊地理环境状态值为3，无环境信息状态值为0。

施工信息要考虑的因素为：设备故障、设备陈旧、安全隐患、其他特殊条件、无设备信息；

即设备陈旧、安全隐患状态值为1，设备故障状态值为2，其它特殊条件为状态值3，无设备状态信息状态值为0。

历史故障信息要考虑的因素为：发生次数；

即当故障历史发生次数大于3时，状态值为4，当故障历史发生次数小于等于3时，状态值为发生次数值。

当然也可增加其他非电气量信息，这需要根据实际情况而定，例如：人为误操作，状态值可定义为2，季节性重复，状态值可定义为3；自然因素，状态值可定义为1。

为了进一步说明上述方法，给出以下实例：

(1)电气量选线

以某地区电网东风变电站东备七线接地故障为例，系统判定线路接地故障过程如下：

s11：实时获取东风站10kvi母电压量测数据：a相电压9.88kv，b相电压0.74kv，c相电压10.27kv，同时零序电压0.67kv超过门槛值，启动启动母线电压异常告警，提示b相接地。

s12：自动搜索东风站10kvi母的关联线路，包括东备七线、东蓝线、东镇线、东亭线、东五线、东坝线。

s13：获取东备七线、东蓝线、东镇线、东亭线、东五线、东坝线零序电流值分别为：11a、4a、2.5a、1.75a、0.25a、0.25a。

s14：利用零序电流比幅法判定东备七线为接地故障。

(2)非电气量选线

以某地区电网东风变电站东国线接地故障为例，系统判定线路接地故障过程如下：

s21：实时获取东风站10kvii母电压量测数据：a相电压10.88kv，b相电压10.27kv，c相电压1.03kv，同时零序电压0.54kv超过门槛值，启动母线接地故障告警，提示c相接地。

s22：自动搜索东风站10kvii母的关联线路，包括东溪线、东场线、东桂线、东国线、东惠线、东液线。

s23：获取东溪线、东场线、东桂线、东国线、东惠线、东液线零序电流值分别为：2.5a、2a、2.5a、1.75a、0.25a、0.25a。

s24：利用零序电流比幅法无法判定故障线路。

s25：采用非电气量选线方法，其中上述线路的非电气量信息状态值如下表：

非电气量信息权重设置如下：

历史故障：0.3，气象信息：0.2，地理信息：0.2，施工信息：0.2，其它：0.1。

线路故障概率计算结果为：

东溪线：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4；

东场线：2×0.3+1×0.2+3×0.2+0×0.2+0×0.2＝1.4；

东国线：1×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.7；

东惠线：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4；

东液线：0×0.3+1×0.2+1×0.2+0×0.2+0×0.2＝0.4。

因此东场线为接地故障概率最高的线路。

s26：通过遥控操作切除东场线，停运后获取10kvi母电压量测值，a相电压5.88kv，b相电压5.98kv，c相电压6.03kv，同时零序电压0kv，母线电压恢复正常，即确定东场线为接地故障。

如图2所示，采用上述方法小电流接地选线系统针对配电出线单相接地故障，在调度主站端充分利用调度自动化平台采集的遥测遥信信息，根据线电压变化情况自动监视小电流接地的母线，对异常母线实时启动告警和分析，综合利用电气量和非电气量的选线决策判断接地线路，并通过遥控自动切除故障线路。

上述方法实现了基于电气量和非电气量的综合选线，其中电气量能有效解决故障特征量明显的故障选线，非电气量有效解决了故障特征量不明显时的故障选线，同时综合利用电气量和非电气量的分析结果实现故障选线的准确判断，该方法能在调度主站端准确识别接地故障线路，并可通过遥控操作实现快速高效的闭环处理，有效的保障了电网供电可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。