专利名称：基于负序阻抗角的配电网单相接地故障选线方法
技术领域：
本发明属于电カ系统继电保护技术领域，尤其涉及一种应用于配电网的单相接地故障选线方法。
背景技术：
单相接地是配电网发生几率最高的故障，约占全部故障的80%，但配电网单相接地故障选线一直是困扰人们的技术难题。由于故障电流较小且故障特征不明显，中性点采用经消弧线圈接地方式的配电网故障选线更加困难。近年来学者们提出了很多选线方法，并开发出一系列的选线装置，与此项技术相关的发明专利也较多。基于故障暂态电气量的选线方法是近年来的研究热点，中国专利公开号CN1423132和CNlOl 154807的发明专利分别基于故障后的暂态零序电压和暂态零序电流等有关信息进行故障选线。但目前对暂态故障特征的研究尚不深入，且由于暂态电气量的持续时间很短，故障特征的有效提取对选线装置提出了较高要求，限制了该方法的应用。传统的基于零序功率方向的选线方法物理概念清楚，在中性点经小电阻接地的电缆型配电网中得到了广泛的应用。但当配电网经消弧线圈接地时，往往处于过补偿方式，这时流经故障线路的零序功率的实际方向由母线流向线路，同正常线路的方向相同，该方法失去了作用。由于故障阻抗、线路设备等非线性因素会在配电网中产生以5次谐波为主的谐波电流，而消弧线圈是根据基波整定的，对5次谐波的补偿作用较弱。公开号CN102768326基于故障电流的5次谐波提出了一种适用于补偿电网的単相接地故障选线方法。该方法通过增强系统中的5次谐波电流，从而提高了选线的灵敏性。但由于配电网中非线性分布式电源的大量接入，导致采用谐波电流进行故障选线的可靠性大打折扣。公开号CN102565623提出了ー种多分支复杂配电网在线故障搜索定位方法,该方法基于配电网的分段潮流计算逐段捜索故障线路。当接地电阻较高时，単相接地故障对系统中的潮流影响非常小，该方法将失去作用。本发明提出一种基于负序阻抗角的配电网单相接地故障选线方法，该方法的原理不受接地方式及正常时配网系统中负序电流的影响，且仅需线路的单端电气量，实现成本低。
发明内容
本发明的目的是为配电网提供一种单相接地故障选线方法。该方法基于配网系统负序电压及各线路近电源端负序电流的測量，当配电网发生単相接地故障时，可有效选出故障线路。本发明的特征在于，所述方法包括以下步骤步骤(1)，对配电网中所有线路的近电源端三相电流及系统的三相电压进行同步采样；
步骤(2)，计算所述配电网的系统负序电压故障分量相角识Acn ;步骤(3)，计算所述配电网中所有线路近电源端负序电流故障分量相角炉め；步骤(4 )，计算所述配电网中所有线路近电源端故障分量负序阻抗角ノ骤(5)，若某线路的近电源端故障分量负序阻抗角在-80° -190°之间，且与该线路远电源端相连的所有线路的近电源端负序阻抗角都在-10° 100°之间，则该线路确定为故障线路，否则为正常线路。前述的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于在所述步骤(I)中，0.02秒内同步采样不低于12次。前述的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于在所述步骤(2)中，负序电压故障分量相角的计算方法为，首先计算电压的故障分量，设ー个エ频周期的采样数为N，则，Au (n) =u (n) -u (n_KN)式中，n=l，2，…N，表示ー个周期内的釆样点，Au(n)为电压故障分量序列，u(n)为釆样得到的电压序列，K为差值计算的相邻周波数，可以取1，2，…；在得到三相电压故障分量序列Au(n)后，釆用傅立叶滤波算法求得各相电压故障分量基频相量的实部和虚部，令三相电压的故障分量相量记为，
Af/a =AfZiu+jAt/uj AtZb = A U^h + ]AUlh，
At/ =Af/R,+jAf/lc式中，Aけ&为A相电压的故障分量相量，AUb^ B相电压的故障分量相量，AUc为C相电压的故障分量相量，AUR a为A相电压的故障分量相量的实部，AUR b为B相电压的故障分量相量的实部，A Ur，。为C相电压的故障分量相量的实部，AUl a为A相电压的故障分量相量的虚部，AUl b为B相电压的故障分量相量的虚部，A U1，。为C相电压的故障分量相量的虚部；从而，负序电压故障分量的相角为，
权利要求
1.基于负序阻抗角的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 步骤(1)，对配电网中所有线路的近电源端三相电流及系统的三相电压进行同步采样； 步骤(2)，计算所述配电网的系统负序电压故障分量相角； 步骤(3)，计算所述配电网中所有线路近电源端负序电流故障分量相角外； 步骤(4)，计算所述配电网中所有线路近电源端故障分量负序阻抗角炉M2=Au-Ri2 步骤(5)，若某线路的近电源端故障分量负序阻抗角在-80° -190°之间，且与该线路远电源端相连的所有线路的近电源端负序阻抗角都在-10° 100°之间，则该线路确定为故障线路，否则为正常线路。
2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于在所述步骤(I)中，O. 02秒内同步采样不低于12次。
3.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于在所述步骤(2)中，负序电压故障分量相角的计算方法为 首先计算电压的故障分量，设一个工频周期的采样数为N，则， Δ u (n) =u (n) _u (n_KN) 式中，n=l, 2，…N,表不一个周期内的米样点，Au(n)为电压故障分量序列，u(η)为米样得到的电压序列，K为差值计算的相邻周波数，可以取1，2，…； 在得到三相电压故障分量序列Au(Ii)后，采用傅立叶滤波算法求得各相电压故障分量基频相量的实部和虚部，令三相电压的故障分量相量记为， ^0a=AU^+jAUu <A0b=AUR,+jAULb,A0C= AUr^c+j AUlc 式中，为A相电压的故障分量相量，为B相电压的故障分量相量， At)。为C相电压的故障分量相量， △UK，a为A相电压的故障分量相量的实部， △UE；b为B相电压的故障分量相量的实部， Δ UK，。为C相电压的故障分量相量的实部， Δ U1-为A相电压的故障分量相量的虚部， Δ Ul b为B相电压的故障分量相量的虚部， AU1，。为C相电压的故障分量相量的虚部； 从而，负序电压故障分量的相角为，
4.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于在所述步骤(3)中，线路近电源端负序电流故障分量相角的计算方法为近电源端电流故障分量序列为，Δ i (n) =i (n) -1 (n-KN)式中，Ai (n)为电流故障分量序列，i (η)为釆样得到的电流序列；釆用傅立叶滤波算法求得各相电流故障分量基频相量的实部和虚部，令三相电流的故障分量相量记为，
全文摘要
基于负序阻抗角的配电网单相接地故障选线方法，属电力系统继电保护技术领域，其特征在于，首先对配电网中所有线路的近电源端三相电流及系统的三相电压进行同步采样；根据采样结果计算系统负序电压故障分量的相角以及所有线路近电源端负序电流故障分量的相角，进而得到所有线路近电源端故障分量负序阻抗角；若某线路的近电源端故障分量负序阻抗角在-80°~-190°之间，且与该线路远电源端相连的所有线路的近电源端负序阻抗角都在-10°~100°之间，则该线路确定为故障线路，否则为正常线路；对一典型35kV多分支复杂配电网单相接地故障的计算表明，本发明提出的方法能够正确、灵敏的选出故障线路，且选线原理不受消弧线圈的影响，可应用于各种接地方式的配电网。
文档编号G01R31/08GK103048582SQ20121055866
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者郝亮亮, 吴俊勇, 陈占锋, 图尔荪.依明, 王晨 申请人:北京交通大学