基于中性点工频零序电流注入的配电网高阻接地故障选线方法与流程

技术特征：
1.一种基于工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s1：记录配电网正常运行状态零序电压步骤s2：正常运行状态中性点注入已知工频零序电流记录该工频零序电流和此时零序电压步骤s3：判断零序电压的幅值是否越限，若越限且至少持续t1时长则认为系统发生单相接地故障；步骤s4：记录故障状态零序电压并由上述记录的已知量求解过渡电阻r
f
；步骤s5：判断过渡电阻r
f
是否满足1kω≤r
f
≤10kω，不满足则选用其他选线方案，满足则启动高阻接地故障选线方案；步骤s6：由上述记录的已知量求解使零序电压置0需注入的工频零序电流步骤s7：由上述记录的已知量计算故障馈线零序电流理论值并实时记录各馈线零序电流实测值构造馈线幅值比λ
i
；步骤s8：判断馈线幅值比是否满足0.9≤λ
i
≤1.1，若满足则该馈线为故障馈线，若都不满足则认为是母线接地故障。2.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：零序电压互感器实时采集母线零序电压并对采集数据进行记录；以a相作为参考相，由节点电压方程可知三相导纳不对称情况下中性点零序电压与系统对地导纳之间的关系为：其中，为a相电源电动势，为配电网三相对地等效导纳，为中性点等效导纳，α＝e
j120
°
为单位相量算子，定义为系统自然不平衡电流。3.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于所述步骤s2具体为：正常运行状态中性点注入已知的工频零序电流并记录，零序电压互感器采集此时母线零序电压，并对采集数据进行记录；注入的工频零序电流相角可任意选择，幅值上应满足：其中，k
u
为可靠系数，u
n
为系统正常运行时母线额定电压；由节点电压方程可知此时中性点零序电压与注入电流的关系具体为：
同时结合步骤s1正常运行状态中性点零序电压的表达式，得到如下配电网对地导纳和系统自然不平衡电流测量表达式：其中，为正常运行状态中性点注入基波零序电流后零序电压的变化量。4.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：当中性点零序电压的幅值u0大于设定的阈值k
u
u
n
且持续至少t1时长，则判断系统发生单相接地故障，并按照步骤s4进行过渡电阻的测量，倘若小于设定的阈值k
u
u
n
则返回步骤s1。5.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：实时采集并记录故障状态中性点零序电压并结合上述步骤记录的已知量，通过联立零序电压方程，精确求解过渡电阻；不妨假设馈线n的a相发生过渡电阻为r
f
的单相接地故障，同样可由节点电压方程确定此时中性点零序电压具体表达式为：结合步骤s1和步骤s2中性点零序电压和的具体表达式，联立这3个零序电压方程得配电网发生单相接地故障时过渡电阻r
f
测量表达式为：由该测量表达式精确测量过渡电阻，从而判断系统是否发生千欧级的单相高阻接地故障。6.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s5具体为：判断步骤s4测量得到的过渡电阻范围是否满足1kω≤r
f
≤10kω，在此范围内启动本发明所提的高阻接地故障选线方案，若不在此范围，则采用其他选线方法。7.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s6具体为：由上述步骤记录的已知量，精确求解故障状态中性点需注入的工频零序电流从而将中性点零序电压置0；
由节点电压方程知此时中性点零序电压具体表达式为：由此零序电压方程再结合步骤s2得到的系统自然不平衡电流测量表达式，和步骤s4得到的过渡电阻r
f
测量表达式，可得中性点需注入的工频零序电流表达式为：其中，定义为比值因子，具体为：其中，为故障前故障相电压，为故障后故障相电压，注入的工频零序电流不受中性点接地方式影响。8.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s7具体为：由上述步骤记录的已知量求解故障馈线零序电流理论值同时零序电流互感器实时采集各馈线零序电流采集得到的数据记录为馈线零序电流实测值用于构造馈线幅值比λ
i
；故障状态中性点零序电压被置0后，忽略单独某条馈线不对称度对线路本身零序电流的影响，健全馈线i(i＝1,2
…
n
‑
1)的零序电流满足：其中，为健全馈线i的对地等效导纳；故障馈线n的零序电流满足：其中，为故障馈线n的对地等效导纳；结合步骤s6和步骤s3所得的故障状态中性点需注入的工频零序电流和系统自然不平衡电流测量表达式，明确此时故障馈线n零序电流理论值测量表达式，明确此时故障馈线n零序电流理论值故可由记录的已知量求解故障馈线零序电流且不受中性点接地方式的影响；结合零序电流互感器采集的馈线零序电流实测值构造馈线幅值比λ
i
：
由各馈线的馈线幅值比进一步构造故障选线判据。9.根据权利要求1所述的一种工频零序电流注入的高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤s8具体为：通过步骤s7得到的馈线幅值比，构造故障选线判据：存在0.9≤λ
i
≤1.1的馈线则为故障馈线，如不存在则可认为是母线接地故障；对于健全馈线而言，将中性点零序电压置0后，健全馈线零序电流随之置0，健全馈线零序电流实测值在理想情况下为0；而对于故障馈线，它的实测值和理论值在理想情况下应保持一致，都为故障相电源电压与过渡电阻的比值；考虑到实际系统中由于线路自身不对称度的影响、计算误差、测量误差和噪声干扰等因素，为提高选线方法的鲁棒性，故本发明将馈线幅值比偏离理想情况所得数据的
±
0.1。

技术总结
本发明公开了一种基于中性点工频零序电流注入的配电网高阻接地故障选线方法，具体包括：在配电网正常运行状态中性点注入已知工频零序电流，并记录注入前后系统零序电压；当零序电压幅值超过设定阈值且至少持续T1时长，认为系统发生单相接地故障；记录故障状态零序电压，并由记录量求解过渡电阻；判断过渡电阻是否满足选线范围，若满足则启动选线方案；由记录量求解使零序电压置0需注入的工频零序电流，计算故障馈线零序电流理论值，进一步结合各馈线零序电流实测值构造馈线幅值比进行高阻接地故障选线。本发明能较好地判别单相高阻接地故障，所提选线判据差异显著且不受系统中性点接地方式影响，尤其适用于单相高阻接地故障工况。障工况。


技术研发人员：汤涛 周宇 涂银钢
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021/10/19