基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法

2023-07-11 06:07:06

專利名稱：基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法
技術領域：
本發明涉及電力系統配網故障選線技術領域，具體地說是涉及一種基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法。
背景技術：
中性點經消弧線圈接地的配電網饋線發生單相故障後，消弧線圈提供的感性電流補償了故障線接地點容性電流，故障線接地故障點電流很小，可能比非故障線路零序電流還小，使得基於零序電流法的配電網故障選線方法(如張帆、潘貞存和張慧芬等發表的《基於零序電流暫態極大值的小電流接地選線新判據》)選線結果可靠性不足。由於消弧線圈補償作用，故障線路零序電流不再滯後零序電壓90°，使得基於零序電流功率方向法(如張 利、楊鵬和司東梅等發表的《基於零序功率方向的中性點不接地系統在線故障定位》和張利、楊以涵和楊秀媛發表的《移動式比相配電網接地故障定位研究》)不適用於中性點經消弧線圈接地的配電網饋線單相故障選線。林湘寧、高豔和劉沛等發表的《基於零序補償導納》的小電流接地系統單相故障保護新方法》和申請號201010260614. 5發明專利「一種小電流接地系統的接地保護方法」通過判斷零序補償導納幅值是否大於閥值和零序補償導納相角是否滿足動作條件進行故障選線。該方法利用故障後線路零序導納減去預先存儲的由單相接地實驗或線路參數計算得到的線路零序導納來計算零序補償導納，由於運行過程存在汙染等因素導致線路絕緣水平下降使得通過單相接地實驗或線路參數計算得到的線路零序導納不能真實反應線路故障前一時刻線路的零序導納，可能由於線路受汙染程度嚴重導致線路零序導納發生較大變化，由此計算出的零序補償導納幅值和相角依然滿足選線條件導致保護誤切除正常線路，因此該方法實用可靠性不高。申請號200910230433. 5發明專利「小電流接地系統中一種新型故障選線方法」提出基於5次零序諧波電流法進行故障選線，由於單相接地故障後零序電流信號中的5次諧波分量過於小，靈敏度受到限制，該方法無法現場實用。馬佳、餘文輝和車偉揚等發表的《基於改進S注入法德新型樹狀配電網故障檢測裝置》和桑在中、張慧芬和潘貞存等發表的《用注入法實現小電流接地系統單相接地選線保護》提出利用S注入法進行故障選線，該方法實用性較強，然而容易受接地電阻和線路分布電容的影響。由於暫態過程短暫，受線路參數及過渡電阻等影響，利用暫態量算法故障選線(申請號00114452. 9發明專利「小電流接地系統接地保護方法」)還未到達實用化水平。嚴鳳、楊奇遜和齊鄭等發表《基於行波理論的配電網故障定位方法的研究》和於盛楠、鮑海和楊以涵發表《配電網線路故障定位的實用方法》提出利用行波理論實現配電網離線故障定位，已達到實用化水平。但是實際應用中有些用戶對供電可靠性很高，希望實現在線故障選線。行波法(申請號201010214355. 2發明專利「小電流接地系統單相接地故障選線方法」)根據故障點與監測點之間故障波頭一次往返時間估計故障距離。然而小電流接地系統中故障信號很弱，故障波形的故障波頭難以識別，給行波法在線實用造成了困難。

發明內容
本發明的目的在於克服已有技術存在的不足，提供一種選線原理簡單，選線結果不受過渡電阻、線路參數、線路長度、配網運行方式和故障位置等因素影響的基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法。本發明的目的是通過以下途徑實現的基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法，其要點在於，包括如下步驟(I)提供一種選線裝置，其包括有依序連接的數據採集單元、計算處理單元和數據傳送單元，其中數據採集單元用於實時採集配網母線零序電壓和各饋線的零序電流，並傳送給計算處理單元，計算處理單元對母線零序電壓進行判斷，當配網母線零序電壓大於15%的配網母線相電壓，數據採集單元實時採集各饋線投切並聯電阻前的零序電流傳送給計算處理單元，然後計算處理單元通過數據傳送單元向配網側的並聯電阻發送投切指令，數據 採集單元再次採集並聯電阻投切後配網母線零序電壓和各饋線的零序電流；(2)計算處理單元計算並聯電阻投切前後各饋線t採樣時刻的零序電流變化量Δφ)=4(/)-4々-Τ),其中，i為第i條饋線，i = 1,2, ...，η，η為配網饋線數量,4(/-Γ)為並聯電阻投切前第i條饋線t-T採樣時刻的零序電流瞬時值，為並聯電阻投切後第i條饋線t採樣時刻的零序電流瞬時值，T為採樣周期時間；(3)根據步驟(2)計算結果進一步計算並聯電阻投切前後各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣P
"I Pu …Pin-I Pm'
I PlX I …Pln-I PlnP:
_Pnl Pnl · · * Pim-V ^ _
T-M-
Σ[Δ^(0χΔ/ο/(0]其中，巧=lr:° ，^。，T為採樣周期時間，Λ t為採樣間隔，i為
JE (H, (O)2 xEi^0J (OT
Vt=Qt=Q
第i條饋線，1 = 1,2, ···, n, j為第j條饋線，j=l, 2，…，η,且j Φ i。(4)根據步驟(3)計算結果進一步計算零序電流變化量波形相關係數矩陣P的各行非對角元素和Sumpi ( = 1，2^··，η):
η外』其中，i 為第 i 條饋線，i = 1,2,-,η
產I
M'(5)選取行非對角元素和，即Sump ,最小所對應的第i條饋線為故障饋線。本發明與現有技術相比較，具有以下積極成果本發明方法利用並聯電阻投切前後零序電流變化量波形相關係數矩陣的行非對角元素和最小對應的饋線為故障線原理進行故障選線，選線原理簡單，選線結果不受過渡電阻、線路參數、線路長度、配電網運行方式和故障點位置等因素的影響，適用於中性點經消弧線圈接地的配網接地故障選線。


圖I為應用本發明方法的一種基於零序電流變化量波形相關係數矩陣配網故障選線方法流程圖。圖2為應用本發明方法的並聯電阻投切前的配網接地故障零序序網圖。圖3為應用本發明方法的並聯電阻投切後的配網接地故障零序序網圖。
具體實施例方式下面根據說明書附圖對本發明的技術方案做進一步詳細表述。實施例I :圖I為應用本發明的一種基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法流程圖。本實施例利用並聯電阻投切前後零序電流變化量波形相關係數矩陣的行非對角元素和最小對應的饋線為故障線原理進行故障選線。當配網母線零序電壓大於15%的配網母線相電壓，採集各饋線流過的零序電流採樣值；保持消弧線圈參數不變投切並聯電阻，再次採集各饋線路流過的零序電流採樣值；計算並聯電阻投切前後各饋線的零序電流變化量，計算並聯電阻投切前後各饋線的零序電流變化量波形相關係數矩陣，選取並聯電阻投切前後各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣的行非對角元素和最小對應的饋線為故障饋線。本實施例以中性點經消弧線圈接地的配網第η條饋線接地故障為例進一步闡述本發明技術方案。圖2為並聯電阻投切前的配網接地故障零序序網圖。採集故障後各饋線流過的各採樣時刻的零序電流採樣值)，4(/)>…，4-1 (O - (O;其中，η為配網饋線數量，t為採樣時刻。圖3為並聯電阻投切後的配網接地故障零序序網圖。採集各饋線流過的各採樣時刻的零序電流採樣值益(O，4(0，…，4-^0，^ (O;其中，η為配網饋線數量，t為採樣時刻。參照附圖I、圖2、圖3，本發明所述基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法，包括如下步驟(I)提供一種選線裝置，其包括有依序連接的數據採集單元、計算處理單元和數據傳送單元，其中數據採集單元實時採集配網母線零序電壓和各饋線的零序電流，並傳送給計算處理單元，計算處理單元對母線零序電壓進行判斷，當配網母線零序電壓大於15%的配網母線相電壓，則計算處理單元通過數據傳送單元向配網側的並聯電阻發送投切指令，數據採集單元再次採集配網母線零序電壓和各饋線的零序電流。(2)計算處理單元計算並聯電阻投切前後各饋線t採樣時刻的零序電流變化量Δ_=4(/)-4(〖-Γ)，其中，i為第i條饋線，i = 1，2，…，η，η為配網饋線數量，4( -Γ)為 並聯電阻投切前第i條饋線t-T採樣時刻的零序電流瞬時值為並聯電阻投切後第i條饋線t採樣時刻的零序電流瞬時值，T為採樣周期時間。
(3)根據步驟(2)計算結果進一步計算並聯電阻投切前後各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣P
權利要求
1.基於零序電流變化量波形相關係數矩陣的配網故障選線方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)提供一種選線裝置，其包括有依序連接的數據採集單元、計算處理單元和數據傳送單元，其中數據採集單元用於實時採集配網母線零序電壓和各饋線的零序電流，並傳送給計算處理單元，計算處理單元對母線零序電壓進行判斷，當配網母線零序電壓大於15%的配網母線相電壓，數據採集單元實時採集各饋線投切並聯電阻前的零序電流傳送給計算處理單元，然後計算處理單元通過數據傳送單元向配網側的並聯電阻發送投切指令，數據採集單元再次採集並聯電阻投切後配網母線零序電壓和各饋線的零序電流； (2)計算處理單元計算並聯電阻投切前後各饋線t採樣時刻的零序電流變化量Δ/(/)= 4(〖-巧，其中，i為第i條饋線，i = 1，2，…，n，n為配網饋線數量，4(r-Γ)為並聯電阻投切前第i條饋線t-T採樣時刻的零序電流瞬時值，潔(/)為並聯電阻投切後第i條饋線t採樣時刻的零序電流瞬時值，T為採樣周期時間； (3)根據步驟(2)計算結果進一步計算並聯電阻投切前後各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣P IP'…Pln-JPlnPllI·· · Pln-IPlnP = _Pn\Pnl· · · Pnn-II _ Σ(O] 其中，a, = _______r^r..................................;___________;Af...............................................: 』 τ為採樣周期時間，At為採樣間隔，i為第i ,/Σ(Δ/ο,-(0)2χΣ(Δ%,(0)"條饋線，1 = 1,2, ···, n, j 為第 j 條饋線，j=l, 2，…，!!,且]·#;!^; (4)根據步驟(3)計算結果進一步計算零序電流變化量波形相關係數矩陣P的各行非對角元素和Sump j (i = 1，2，…，η): η SlimPi = 』其中，i為第i條饋線，i = 1，2，…，η J=I (5)選取行非對角元素和，即Sump,最小所對應的第i條饋線為故障饋線。
全文摘要
本發明公開了一種基於零序電流變化量波形相關係數矩陣配網故障選線方法。本發明方法利用並聯電阻投切前後各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣的行非對角元素和最小對應的饋線為故障線原理進行選線。配網母線零序電壓大於15%相電壓，保持消弧線圈參數不變投切並聯電阻，測量各饋線路在並聯電阻投切前後流過的零序電流採樣值，進一步計算零序電流變化量波形相關係數矩陣，選取各饋線零序電流變化量波形相關係數矩陣的行非對角元素和最小對應的饋線為故障線路。本發明方法選線結果不受過渡電阻、線路參數、線路長度、配電網運行方式和故障位置等因素的影響，選線原理簡單，選線結果可靠性高，實用性強。
文檔編號G01R31/08GK102866326SQ201210328638
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者陳文景, 林富洪, 徐致遠, 柯敏, 徐志忠, 李振華 申請人:國家電網公司, 福建省電力有限公司, 福建省電力有限公司莆田電業局