[发明专利]一种基于无功功率流向的谐振接地系统故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小电流接地故障选线方法，适用于谐振接地系统，属于配电网故障检测领域。

背景技术

我国6～35kV中压配电网多采用小电流接地方式，为了城市美观方便及特殊地形的需要使电缆铺设范围越来越广，所以系统对地电容电流日益增大，促使谐振接地电网所占的比重越来越大。

谐振接地系统发生单相接地故障时，消弧线圈的电感与系统对地电容构成并联谐振回路，使系统零序阻抗接近无限大，消弧线圈提供的电感电流补偿了系统电容电流，使流过接地点的残流很小。由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许继续运行1~2h，而不必立即跳闸，这也是谐振接地系统的主要优点。但是在单相接地以后，非故障相电压显著升高，间歇性电弧故障还会引起全系统的过电压，这些都会对系统的绝缘造成严重威胁，长时间运行可能导致故障进一步扩大为两点或多点接地短路，破坏系统的安全运行。因此必须及时找到故障线路予以切除，但是，谐振接地系统发生单相接地时，故障线路上的稳态零序电流较小，这曾给故障选线带来了极大困难。

为解决谐振接地系统故障选线这一难题，许多学者进行了大量的研究，提出了多种选线方法，研制出了选线装置并投入现场应用。选线方法按照所用信号的来源分为主动法和被动法两大类。主动式选线方法有注入信号法、中电阻法、残流增量法、小扰动法等；被动式选线方法有谐波法、有功分量法、首半波法、新型暂态法等。其中基于稳态信息的被动式选线方法检测可靠性较低，不能满足现场需求；而注入信号法、小扰动法、中电阻法等主动式选线方法，以及作为被动式选线方式的暂态法，其选线原理和装置已经能够基本满足现场需求。但由于现场零序电压、零序电流信号接线的复杂性和运行管理方式不够完善，使其使用效果还不能充分发挥。实践证明：以中电阻法为代表的主动式选线方法和基于暂态信息的被动式选线方法最具发展潜力。对于稳定性接地故障，中电阻法效果较为理想；而暂态选线法则在处理间歇性接地故障、弧光接地故障中成功率更高。综合来看，暂态法在保持高选线成功率的基础上，在系统安全性、经济适用性等方面具有更为明显的优势。

暂态无功功率方向法是根据健全线路无功功率由母线流向线路而故障线路无功功率由线路流向母线，判断出线是否是故障线路。该方法依赖TV，TA极性，而现场易出现TV，TA极性反接，或在一些TV，TA极性并不清楚的老站，使得暂态极性比较选线法出现误选，以致影响系统供电的持续性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有谐振接地系统中TV，TA极性反接造成暂态无功功率方向法误选的问题，提供一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法。本发明选线方法不依赖TV，TA极性，可有效地避免因TV，TA极性反接而造成的误选。

其技术解决方案是：

一种基于无功功率暂态分量和工频分量流向的谐振接地系统故障选线方法，在线采集零序电压，当零序电压幅值超过定值U_0set，则说明系统发生单相接地故障，进而执行以下步骤进行选线：

a选取暂态零序电流幅值最大的n条线路作为故障候选线路，n大于1；

b对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量进行流向判断；

c对每条故障候选线路的无功功率工频分量进行流向判断；

d分别对每条故障候选线路的无功功率特征频段内暂态分量和工频分量流向一致性进行判断；若某故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向不一致，则该故障候选线路为故障线路；若所有故障候选线路无功功率暂态分量与工频分量流向均一致，则为母线接地故障。

上述步骤d中，当无功功率暂态分量与工频分量均由母线流向线路或均由线路流向母线时，为无功功率暂态分量与工频分量流向一致，否则为流向不一致。

上述步骤b包括：

b1利用零序容性无功功率暂态分量Q′_k的符号判断第k条故障候选线路无功功率暂态分量的流向，k为1～n，其中T为暂态过程持续时间，为线路暂态零序电压u′_0k(t)的Hilbert变换，i′_0k(t)为第k条故障候选线路零序电流特征频带内的暂态分量，如果Q′_k＞0，则无功功率暂态分量由母线流向线路；如果Q′_k<0，则无功功率暂态分量由线路流向母线。

上述步骤c包括步骤：