本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于暫態(tài)電流投影分量極性比較的故障選線方法。

背景技術(shù)：

由于中壓配電網(wǎng)直接面向用戶，且單相接地大約占到配電網(wǎng)故障總數(shù)的80%，單相接地故障可靠檢測(cè)對(duì)供電可靠性影響顯著。在中國(guó)和歐洲大陸，多數(shù)中壓配電網(wǎng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式，即所謂諧振接地系統(tǒng)。單相接地故障時(shí)不需要立即切除故障，有利于提高供電可靠性，但由于故障電流微弱等原因，識(shí)別接地故障線路有較大困難。近年，歐洲和中國(guó)分別開(kāi)發(fā)的利用故障暫態(tài)電氣量、在中性點(diǎn)附加中電阻等選線技術(shù)，有效解決了過(guò)渡電阻較小時(shí)的接地故障選線問(wèn)題。

另一方面，受自然環(huán)境、線路架空距離低等因素影響，配電網(wǎng)中常發(fā)生經(jīng)非理想導(dǎo)體的單相高阻接地故障，如導(dǎo)線跌落在草地、馬路等。法國(guó)小電流接地系統(tǒng)有超過(guò)12%的接地故障為高阻接地，美國(guó)電科院(EPRI)統(tǒng)計(jì)表明，美國(guó)（三相四線制多點(diǎn)直接接地）配電網(wǎng)高阻故障的比例在2%~5%。由于故障電流進(jìn)一步減?。ㄒ话銥锳級(jí)）、故障點(diǎn)不穩(wěn)定等原因，諧振接地系統(tǒng)的高阻接地故障檢測(cè)仍然是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

小電流接地故障暫態(tài)分析與暫態(tài)檢測(cè)技術(shù)是近年的一個(gè)研究熱點(diǎn)，也取得了較多的成果，但高阻接地故障選線問(wèn)題較少顧及，成果也相對(duì)較少。有學(xué)者提出利用各條線路故障前后三相電流變化量之間的相量關(guān)系，計(jì)算各線路對(duì)地電導(dǎo)電流，并可進(jìn)一步推導(dǎo)對(duì)地電導(dǎo)，選擇對(duì)地電導(dǎo)電流最大或者對(duì)地電導(dǎo)最大的線路為故障線路。該方法面臨的主要困難是，選線裝置需要接入三相電流信號(hào)且受TV/TA傳變誤差（如不平衡度）影響較大。

對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，工頻電流自身無(wú)明顯故障特征無(wú)法直接用以故障檢測(cè)（工頻電流有功分量理論上可行，但含量較小、易受TV/TA傳變特性影響，實(shí)用存在較大困難），必須尋求其他的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種基于各條饋線暫態(tài)電流在母線暫態(tài)電壓上投影分量極性比較的故障選線方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于暫態(tài)電流投影分量極性比較的故障選線方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：選線裝置負(fù)責(zé)在線監(jiān)測(cè)母線零序電壓和各條饋線出口零序電流，當(dāng)所述母線零序電壓幅值處于所述選線裝置啟動(dòng)門(mén)檻值范圍時(shí)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障；

S2：提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態(tài)分量、；

S3：將各條候選饋線出口暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓投影，并按下述公式計(jì)算各條饋線出口暫態(tài)零序電流的投影分量：

；

S4：采用極性系數(shù)對(duì)候選饋線暫態(tài)電流投影分量的極性進(jìn)行兩兩比較，當(dāng)?shù)趉、m條饋線暫態(tài)電流投影分量、的極性進(jìn)行比較時(shí)，公式為：

式中T為暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；若表明、同極性；若表明、反極性；

S5：當(dāng)所有候選饋線暫態(tài)電流投影均為同極性是，則表明母線出現(xiàn)故障；當(dāng)某一候選饋線暫態(tài)電流投影分量與其它候選饋線暫態(tài)電流投影分量均為反極性時(shí)，則該候選饋線為故障饋線。

優(yōu)選的，步驟S1中所述的選線裝置啟動(dòng)門(mén)檻值范圍為15V<U_th<90V。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明解決了高阻接地故障在小電流接地系統(tǒng)中的故障選線難題，有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中 ：

圖1為本發(fā)明提出的選線流程框圖；

圖2為典型配電線路仿真模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(a)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為30Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的零序分量波形對(duì)比圖；

圖3(b)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為30Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的暫態(tài)分量波形對(duì)比圖；

圖3(c)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為30Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的投影分量波形對(duì)比圖；

圖4(a)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為1500Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的零序分量波形對(duì)比圖；

圖4(b)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為1500Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的暫態(tài)分量波形對(duì)比圖；

圖4(c)為圖2所示系統(tǒng)發(fā)生接地電阻為1500Ω的高阻接地故障時(shí)各饋線電流母線電壓的投影分量波形對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明提出的選線流程框圖，如圖1所示，一種基于暫態(tài)電流投影分量極性比較的故障選線方法，包括以下步驟：

S1：選線裝置負(fù)責(zé)在線監(jiān)測(cè)母線零序電壓和各條饋線出口零序電流，當(dāng)所述母線零序電壓幅值處于所述選線裝置啟動(dòng)門(mén)檻值范圍時(shí)，則說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障。本實(shí)施例中，選線裝置啟動(dòng)門(mén)檻值范圍為15V<U_th<90V。當(dāng)線路中發(fā)生高阻接地故障時(shí)，選線裝置根據(jù)母線零序電壓?jiǎn)?dòng)，并記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號(hào)、故障持續(xù)時(shí)間、故障發(fā)生時(shí)間等故障數(shù)據(jù)，然后根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障選線。

S2：提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態(tài)分量、。

S3：將各條候選饋線出口暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓投影，并按下述公式計(jì)算各條饋線出口暫態(tài)零序電流的投影分量：

。

S4：采用極性系數(shù)對(duì)候選饋線暫態(tài)電流投影分量的極性進(jìn)行兩兩比較，如第k、m條饋線暫態(tài)電流投影分量、的極性進(jìn)行比較的公式為：

式中T為暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；若表明、同極性；若表明、反極性；

S5：當(dāng)所有候選饋線暫態(tài)電流投影均為同極性是，則表明母線出現(xiàn)故障；當(dāng)某一候選饋線暫態(tài)電流投影分量與其它候選饋線暫態(tài)電流投影分量均為反極性時(shí)，則該候選饋線為故障饋線。

圖2為典型配電線路仿真模型結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，設(shè)置線路2末端發(fā)生高阻接地故障，以驗(yàn)證上述方法的有效性。

（一）線路2末端發(fā)生30Ω的高阻接地故障

（1）當(dāng)母線零序電壓幅值超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，啟動(dòng)裝置記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號(hào)，如圖3(a)所示；

（2）提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態(tài)分量、，如圖3(b)所示；

（3）將各條候選饋線出口暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，如圖3(c)所示，根據(jù)下述公式計(jì)算各條饋線出口暫態(tài)零序電流的投影分量：

；

（4）采用極性系數(shù)對(duì)候選饋線暫態(tài)電流投影分量的極性進(jìn)行兩兩比較，比較的公式為：

式中T為暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；若表明、同極性；若表明、反極性；

（5）比較的結(jié)果顯示，饋線2與其它候選饋線暫態(tài)電流投影分量為反極性，則表明饋線2為故障饋線，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符，本方法有效。

（二）線路2末端發(fā)生1500Ω的高阻接地故障

（1）當(dāng)母線零序電壓幅值超越預(yù)設(shè)門(mén)檻時(shí)，啟動(dòng)裝置記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號(hào)，如圖4(a)所示；

（2）提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態(tài)分量、，如圖4(b)所示；

（3）將各條候選饋線出口暫態(tài)零序電流向母線暫態(tài)零序電壓做投影，如圖4(c)所示，根據(jù)下述公式計(jì)算各條饋線出口暫態(tài)零序電流的投影分量：

；

（4）采用極性系數(shù)對(duì)候選饋線暫態(tài)電流投影分量的極性進(jìn)行兩兩比較，比較的公式為：

式中T為暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間；若表明、同極性；若表明、反極性；

（5）比較的結(jié)果顯示，饋線2與其它候選饋線暫態(tài)電流投影分量為反極性，則表明饋線2為故障饋線，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符，本方法有效。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。