配电网有电阻单相接地故障的故障相定位方法与流程

本发明具体涉及一种配电网有电阻单相接地故障的故障相定位方法，属于探测配电网络中的故障(g01r31/08)。

背景技术：

1、我国中压配电网多采用以不接地、消弧线圈接地和有源柔性接地为主的小电流接地方式，其中发生有电阻单相接地故障的次数占总故障的80％以上。当配电网发生低电阻单相接地故障时，所述配电网的三相电压变化比较大，通过三相电压的变化，可以比较轻松的找到配电网发生低电阻单相接地故障的故障相，然后通过故障相的确定来进行故障消弧，保证配电网的安全运行。而配电网发生高电阻单相接地故障时，故障信息微弱，且易受配电网不对称影响，使得配电网的三相电压的影响不大，通过三相电压的变化来找到配电网发生高电阻单相接地故障时的故障相时容易导致误判，选相结果的错误使得消弧电流计算错误而使得故障恶化，大大影响了配电网的安全运行。因此如何在配电网发生有电阻单相接地故障时对故障相进行定位就成为了保证配电网安全运行的重要问题。

2、专利申请号为cn202010408155.4，申请公布号为cn111551822b，专利名称为：一种配电网单相接地故障选相方法及装置，该专利利用故障发生前后中性点位移电压的变化量进行故障选相，但系统发生高阻接地故障时，变化量很小容易造成误判。专利申请号为cn202110037805.3，申请公布号为cn112881858a，专利名称为：一种参数不对称配电网单相接地故障选相方法，该专利先后两次向配电网注入幅值不同的电流，利用注入电流与零序电压的变化量进行故障选相，虽然该方法提高了选相灵敏度，但注入的电流会导致故障恶化。同时上述方法需躲过暂态过程而使得快速性能降低，有源消弧装置需选相结束后方可投入，增加了消弧不及时故障恶化的风险。因此，利用暂态信息的选相方法对于故障消弧的快速性和抑制故障恶化是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何对配电网发生有电阻单相接地故障的故障相进行快速和准确的定位。

2、为解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种配电网有电阻单相接地故障的故障相定位方法，包括以下步骤：

3、步骤1：实时监测配电网的零序电压，将所述零序电压的波形图出现交流衰减的时刻定义为疑似有电阻单相接地故障开始时刻ty，当出现了所述ty时，将所述配电网的零序电压在所述ty之后的零序电压暂态衰减成分分离出来；所述零序电压暂态衰减成分包括暂态零序电压交流衰减分量和所述暂态零序电压交流衰减分量的包络线；

4、步骤2：从所述ty开始，每隔一个所述配电网的工频周波tf时实时采集一次所述包络线中的衰减系数δ，共采集a次并收集起来形成衰减系数集合a，如下式(1)所示，

5、a＝{δ1、δ2、...、δa} (1)

6、式(1)中，δ1、δ2、...到δa分别是从所述包络线中实时采集的第一衰减系数、第二衰减系统到第a衰减系数；

7、将所述衰减系数集合a中的数据依次代入下式(2)中计算得到所述配电网从所述ty开始后分别在a个工频周波tf内的接地电阻，

8、rei＝1/(2δicσ-gσ),i＝1,2,...,a     (2)

9、式(2)中，rei是所述配电网从所述ty开始后在a个工频周波tf的第i个工频周波tf内的接地电阻；δi是从所述包络线中实时采集的a个衰减系数中的第i个衰减系数；cσ和gσ分别是配电网的对地总电容和对地总电导；

10、将计算得到的所有接地电阻依次与有电阻单相接地故障判断阈值进行比较，若计算得到的所有接地电阻均小于所述有电阻单相接地故障判断阈值，则表明配电网发生了永久性有电阻单相接地故障，此时将所述疑似有电阻单相接地故障开始时刻ty重新定义为配电网有电阻单相接地故障开始时刻t0，并继续执行下述步骤3；

11、若计算得到的所有接地电阻存在大于或等于所述有电阻单相接地故障判断阈值的情况，则表明配网未发生永久性有电阻单相接地故障，此时返回步骤1；

12、步骤3：从所述t0开始，选取一段时长为t的时间段[t0,t0+t]为有电阻单相接地故障判断时长，实时采集所述包络线在所述有电阻单相接地故障判断时长的末端时刻t0+t的衰减系数δt并带入公式(2)中计算得到所述配电网在所述有电阻单相接地故障判断时长内的接地电阻ret；

13、通过下式(3)分别计算得到所述配电网的a相、b相和c相分别在所述有电阻单相接地故障判断时长内发生接地电阻为所述ret的单相接地故障的零序电压计算波形函数，

14、

15、式(3)中，t是所述有电阻单相接地故障判断时长中的时刻，t∈[t0,t0+t]；m＝a,b,c表示相位；u0m(t)是配电网发生接地故障后第m相在所述有电阻单相接地故障判断时长中的t时刻的零序电压计算波形函数值；am是配电网的第m相发生所述有电阻单相接地故障的衰减常数；ωt是交流衰减角频率；bm是配电网的第m相发生所述有电阻单相接地故障的衰减常数；u0em(t)是配电网发生接地故障后第m相在所述有电阻单相接地故障判断时长中的t时刻的零序电压基频计算波形函数值；l是消弧线圈电感值；get是所述配电网在所述有电阻单相接地故障判断时长内的接地电导；ibd(t)是所述配电网在所述有电阻单相接地故障判断时长中的t时刻的自然不平衡电流；em(t)是配电网发生接地故障后第m相的电源电势，ω是所述配电网中的工频角频率，u01(t)是所述配电网在所述有电阻单相接地故障判断时长中的t时刻的自然不平衡电压；

16、实时采集所述配电网在所述有电阻单相接地故障判断时长内发生接地电阻为所述ret的单相接地故障的零序电压实际波形函数u1(t)；

17、步骤4：从所述有电阻单相接地故障判断时长中随机选择n个不相同的时刻，分别是t1、t2、...到tn，所述t1、t2、...到tn均属于所述[t0,t0+t]；

18、将所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的a相、b相和c相的零序电压计算波形函数中，得到n个a相零序电压计算波形离散值、b相零序电压计算波形离散值和c相零序电压计算波形离散值；

19、将所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的零序电压实际波形函数u1(t)中，得到n个配电网零序电压实际波形离散值；

20、将所述n个a相零序电压计算波形离散值、b相零序电压计算波形离散值、c相零序电压计算波形离散值和配电网零序电压实际波形离散值收集起来形成配电网波形判断矩阵c,，如下式(4)

21、

22、式(4)中，u0a(t1)、u0a(t2)、…到u0a(tn)分别是所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的a相零序电压计算波形函数中，得到n个a相零序电压计算波形离散值；u0b(t1)、u0b(t2)、…到u0b(tn)分别是所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的b相零序电压计算波形函数中，得到n个b相零序电压计算波形离散值；u0c(t1)、u0c(t2)、…到u0c(tn)分别是所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的c相零序电压计算波形函数中，得到n个c相零序电压计算波形离散值；u1(t1)、u1(t2)、…到u1(tn)分别是所述t1、t2、...到tn依次代入所述配电网的零序电压实际波形函数中，得到n个配电网零序电压实际波形离散值；

23、步骤5：根据下式(5)计算所述配电网的a相、b相和c相的零序电压计算波形分别到所述配电网的零序电压实际波形之间的欧氏距离

24、

25、通过下式(6)将所述配电网的零序电压实际波形与a、b、c三相的的零序电压计算波形之间的欧氏距离转换为相似度：

26、

27、步骤6：将所述步骤5得到的三个相似度进行归一化处理，选取归一化处理后最大的相似度所对应的相作为所述配电网发生有电阻单相接地故障的故障相。

28、本发明的有益效果：本发明提出了配电网有电阻单相接地故障的故障相定位方法，克服了传统选相方法易受系统参数不对称的影响、难以耐受高接地电阻的问题，在故障发生后极短时间内精确选出故障相，为故障消弧争取了时间，有效防止故障进一步恶化，更好的确保了用户用电的可靠性和安全性。