[发明专利]一种基于零序电压的配电网单相接地故障测距的方法

摘要

一种基于零序电压的配电网单相接地故障测距的方法，属于配电网接地故障测距的方法。该故障测距方法是从单端辐射状中压配电网整体零序参数出发，分析单相接地故障时考虑分布参数模型的影响，测量母线处及各出线末端故障后稳态零序电压值及各馈线零序电流，找出故障馈线及非故障馈线零序电压变化特点。本发明是通过利用大量现有的设备，对数据采样实时性要求低，容易实现；经按实际参数建立的仿真模型分析，在中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统都能实现故障测距，且精度很高。本发明的定位方法可应用于中低压配电网中。

主权项

1.一种基于零序电压的配电网单相接地故障测距的方法，其特征是：该故障测距方法是从单端辐射状中压配电网整体零序参数出发，分析单相接地故障时考虑分布参数模型的影响，测量母线处及各出线末端故障后稳态零序电压值及各馈线零序电流，找出故障馈线及非故障馈线零序电压变化特点；具体步骤如下：（1）、分布参数线路模型对配电网进行故障测距，利用分布参数模型进行故障测距；通过对线路参数进行计算，单相接地故障发生时，对地电导电流远小于电容电流，故可忽略对地电导的影响，零序等值电路分布参数模型简化为线路阻抗及对地电容沿线平均分布；（2）、非故障线路分析将馈电线路分成n个小区间，取其中任一小区间并记作[x,x+Δx]，这个小区间所产生的对地电流ΔI_C＝I_C·Δx，I_C为单位长度的线路对地电容电流；对于非故障线路，每个小区间产生的电流ΔI_C在线路上流过的范围由母线到小区间所在的位置x，然后经地流向故障点；设每小区间对应的起始位置为x，则电流作用产生的电压量分别为ΔI_C·X·x，每个区间产生的对地电流作用于线路上产生的电压：ΔU＝ΔI_C·X·x，式中:X是线路单位长度的阻抗值；根据叠加定理可知，线路两端的零序电压差是零序电流作用的结果，上式两边同时对x积分得： ∫ 0 l d U . = ∫ 0 l I . C · X · x · dx , ]]>计算得： U . 2 - U . 1 = 1 2 I C · X · l 2 - - - ( 1 ) , ]]>l为非故障线路长度，分别非故障线路首、末端零序电压；（3）、中性点不接地系统故障线路分析对于故障线路，故障点流过电流包括非故障对地电容电流以及故障线路对地电容电流；故障点后的电压、电流分布情况与非故障线路相同，小区间对地电容电流由电容流向大地，再由故障点流回线路，对故障点前的线路无作用，相当于在线路、对地电容、地和故障点之间形成环形回路；小区间对地电容电流通过对地电容流向大地，然后经故障点通过线路流回母线；因此小区间对地电流作用产生电压的范围是由小区间到故障点，小区间到母线段电流一出一进相互抵消；设故障距离为x，则距离母线x′的小区间产生的对地电流作用于线路上产生的电压变化量ΔU′＝ΔI_C·X·(x-x′)；同上，可得母线到故障点线路对地电流作用于线路产生的电压变化量： ∫ 0 x d U · ′ = ∫ 0 x - I . C · X · ( x - x ′ ) · dx ′ , ]]>即 U . ′ = - 1 2 I . C · X · x 2 ; ]]>故障点到母线段零序电流还包含非故障线路对地电流和在此区间产生的电压变化量： U . ″ = I . C Σ · X · x ; ]]>根据叠加定理可知： U . ′ + U . ″ = - ( 1 2 I . C · x - I . C Σ ) X · x = U . f - U . 1 ′ ]]>（2）；故障点线路的电压变化与非故障线路情况相同，因此，其中：l′为故障线路总长度，分别对应故障线路首、末端零序电压及故障点电压；（2），（3）式相加得： U . 2 ′ - U . 1 ′ = 1 2 I . C · X · ( l ′ 2 - 2 l ′ · x ) + I . C Σ · X · x - - - ( 4 ) ; ]]>（4）、中性点经消弧线圈故障线路分析中性点经消弧线圈接地系统的非故障线路零序电流及零序电压变化情况与中性点不接地系统相同；而故障线路零序电流情况相当于在中性点不接地系统故障线路基础上在故障点叠加流过消弧线圈的感性电流IL；即如系统工作于全补偿状态是，故障点无功电流为零，如果忽略系统有功电流，从故障支路首端测得的零序电流即是由本支路自身所产生的电容电流，应用零序电压变化无法测距；但消弧线圈运行时为避免谐振出现，一般运行在过补偿状态，也即在发生单相接地时故障支路的零序电流性质与非故障支路相似，由于过补偿情况的不同比自身分布参数产生的电容电流要更大些，且的大小可由消弧线圈调谐时的参数获得；零序电压作用于消弧线圈产生的电流滞后90°，而对地电容电流超前零序电压90°，因此相位相反。在故障区间产生的电压变化量：最终，得出对应于经消弧线圈接地系统的公式： U . 2 ′ - U . 1 ′ = 1 2 I . C · X · ( l ′ 2 - 2 l ′ · x ) + ( I . C Σ - I . L ) · X · x - - - ( 5 ) ; ]]>