一种单相接地故障区段定位方法、系统、主站及存储介质与流程

allin2026-10-02  12


本发明属于配电网故障检测与保护领域,尤其涉及一种单相接地故障区段定位方法、系统、配电自动化主站及存储介质。


背景技术:

1、配电网是连接电力用户和输电系统的唯一桥梁,其分布范围广、拓扑结构复杂,因而故障频率高、定位困难,其中,单相接地故障占据配电线路全故障类型的80%以上,是造成用户停电的最主要因素。

2、为了满足对用电量的需求,目前对配电网进行改造,大规模使用电缆线路,而电缆线路相较架空线路电容电流更大,小电流接地系统已不能满足运行要求。因此,为了降低过电压水平,消除谐振过电压,且考虑到消弧线圈本身调谐较困难、运行维护工作量大等问题,部分中大型城市已开始采用小电阻接地系统。相较小电流接地系统,小电阻接地系统的故障电流明显增大,将对通信系统产生较大的干扰,配电装置发生对地绝缘击穿故障时,也会导致接触电压和跨步电压严重超标,加剧人身触电风险。因此,小电阻接地系统发生接地故障时,应快速隔离故障区段,尽可能缩小停电范围。

3、对于配电网故障定位来讲,一般通过三相电流突变量幅值比一致性判别故障区段,但仅通过三相电流突变量幅值比一致性判别故障区段时,当健全区段较短或部分终端安装位置靠近负荷侧时,系统发生接地故障时易导致健全区段保护误动。而且仅使用故障相电压与零序电流相位差异判别故障区段时,终端无法判断接地故障相,保护无法动作,由于电压互感器存在线性工作范围,故障相电压过低时也会出现相位测量不准确,存在保护误动的可能性。


技术实现思路

1、本发明提供一种单相接地故障区段定位方法,以至少解决现有技术中仅通过三相电流突变量幅值比一致性判别故障区段时,当健全区段较短或部分终端安装位置靠近负荷侧时,系统发生接地故障时易导致健全区段保护误动的问题。

2、方法包括:

3、配电网中的各节点终端获取相电流信息;

4、基于各节点终端相电流突变量幅值作为故障选相判据,并利用三相电流突变量幅值比系数、故障相电压与零序电流相位差异作为故障区段定位判据;

5、若节点终端满足故障相电压大于相电压动作值 uf.set时,保护装置允许动作;

6、配电自动化主站获取全部节点终端的判断结果,按照线路的拓扑结构,判定距离母线最远且故障方向为正的节点终端所在线路为故障区段,两侧断路器瞬时跳闸,隔离故障区段。

7、进一步需要说明的是,方法中,若任一个节点终端满足三倍零序电流3 i0> i0.set时,判断小电阻接地系统出现单相接地故障,各节点终端选择出相电流突变量幅值最大的一相作为接地故障相,并存储所述接地故障相。

8、进一步需要说明的是,方法中,各节点终端分别计算相电流突变量幅值比系数 h;

9、当满足 h大于预设动作阈值 hset,且故障相电压超前零序电流相位位于-55.5°~45°范围内,则判断故障方向为正。

10、进一步需要说明的是,方法中的启动电流 i0.set设定为额定电流的4%~6%;

11、相电压动作值 uf.set设定为额定电压2~3%。

12、进一步需要说明的是,相电流突变量幅值比系数 h计算方式为:

13、;

14、其中, h为相电流突变量幅值比系数;

15、δ imax是三相电流突变量中的最大值;

16、δ iavg为除幅值最大的相电流突变量外剩余两相电流突变量的平均值。

17、进一步需要说明的是,根据保护安装位置和配电系统规模相电流突变量幅值比系数 h设置为2~3。

18、本技术还提供一种单相接地故障区段定位系统,系统包括:设置在配电网各个节点的节点终端以及配电自动化主站;

19、节点终端设置有电流传感器、电压传感器和微控制器;

20、配电网的馈线开关柜出线电缆上连接有零序电流互感器;

21、电流传感器用于获取节点处的相电流信息;

22、电压传感器用于获取节点处的相电压信息;

23、微控制器相电流突变量幅值作为故障选相判据,并利用三相电流突变量幅值比系数、故障相电压与零序电流互感器采集的零序电流相位差异作为故障区段定位判据;

24、若节点终端满足故障相电压大于相电压动作值 uf.set时,保护装置允许动作;

25、配电自动化主站获取全部节点终端的判断结果,按照线路的拓扑结构,判定距离母线最远且故障方向为正的节点终端所在线路为故障区段,两侧断路器瞬时跳闸,隔离故障区段。

26、进一步需要说明的是,配电自动化主站获取到任一个节点终端满足三倍零序电流3 i0> i0.set时,判断小电阻接地系统出现单相接地故障,各节点终端选择出相电流突变量幅值最大的一相作为接地故障相,并存储所述接地故障相;

27、各节点终端分别计算相电流突变量幅值比系数 h;

28、当满足 h大于预设动作阈值 hset,且故障相电压超前零序电流相位位于-55.5°~45°范围内,则配电自动化主站判断故障方向为正。

29、根据本技术的另一个实施例,提供了一种配电自动化主站,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现单相接地故障区段定位方法的步骤。

30、根据本技术的又一个实施例,还提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述单相接地故障区段定位方法的步骤。

31、从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:

32、本技术提供的单相接地故障区段定位方法通过实时监测三相电压、三相电流突变量以及三倍零序电流,能够迅速识别出系统中的单相接地故障。利用电流和电压的突变特征,结合内部逻辑判断,能够精准地定位到具体的故障相和故障区段,缩短了故障查找时间。在快速定位故障区段后,能够迅速通过两侧的断路器进行瞬时跳闸,隔离故障区域,防止故障扩大,减少了对非故障区域的影响,从而提高了整个电网的供电可靠性。

33、本技术在进行定位时,通过精确到区段的故障定位,相比传统的故障排查方式,能够更精准地控制停电范围,只隔离故障区段,而非整个线路或更大范围的区域,减少了停电对用户的影响。而且基于小电阻接地系统,能够有效应对不同类型的单相接地故障,包括瞬时性和永久性故障。通过调整预设的阈值和参数,可以适应不同电网的运行条件和需求。本技术通过自动化的故障定位和隔离,运维人员可以更快地获取故障信息,制定修复计划,提高了运维工作的效率。


技术特征:

1.一种单相接地故障区段定位方法,其特征在于,方法包括:

2.根据权利要求1所述的单相接地故障区段定位方法,其特征在于,方法中,若任一个节点终端满足三倍零序电流3i0>i0.set时,判断小电阻接地系统出现单相接地故障,各节点终端选择出相电流突变量幅值最大的一相作为接地故障相,并存储所述接地故障相。

3.根据权利要求1所述的单相接地故障区段定位方法,其特征在于,方法中,

4.根据权利要求1所述的单相接地故障区段定位方法,其特征在于,方法中的启动电流i0.set设定为额定电流的4%~6%;

5.根据权利要求3所述的单相接地故障区段定位方法,其特征在于,相电流突变量幅值比系数h计算方式为:

6.根据权利要求1所述的单相接地故障区段定位方法,其特征在于,根据保护安装位置和配电系统规模相电流突变量幅值比系数h设置为2~3。

7.一种单相接地故障区段定位系统,其特征在于,系统用于实现如权利要求1至6任一项所述的单相接地故障区段定位方法;系统包括:设置在配电网各个节点的节点终端以及配电自动化主站;

8.根据权利要求7所述的单相接地故障区段定位系统,其特征在于,配电自动化主站获取到任一个节点终端满足三倍零序电流3i0>i0.set时,判断小电阻接地系统出现单相接地故障,各节点终端选择出相电流突变量幅值最大的一相作为接地故障相,并存储所述接地故障相;

9.一种配电自动化主站,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述单相接地故障区段定位方法的步骤。

10.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述单相接地故障区段定位方法的步骤。


技术总结
本发明提供一种单相接地故障区段定位方法、系统、主站及存储介质,属于配电网故障检测与保护领域,配电网中的各节点终端获取相电流信息;基于各节点终端相电流突变量幅值作为故障选相判据;若节点终端满足故障相电压大于相电压动作值时,保护装置允许动作;配电自动化主站获取全部节点终端的判断结果,按照线路的拓扑结构,判定距离母线最远且故障方向为正的节点终端所在线路为故障区段,两侧断路器瞬时跳闸,隔离故障区段。本发明综合考虑三相电流突变量幅值比一致性、故障相电压与零序电流相位一致性,避免了单独使用其中一种方法进行保护时,保护动作无法动作或可靠性不足的问题。

技术研发人员:徐宪泽,张涛,刘德才,韩冰,张荣浩,徐宪忠,任爽,刘文,李方晴,李万信,何荣凯,曹健,谭嘉怡,李祯,庄明振,王晨,郭桂强,付荣荣,岳远省,陈璇,刘佳萱,刘帅,周广睿
受保护的技术使用者:国网山东省电力公司聊城供电公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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