一种小电流线路故障类型判断方法技术

本发明专利技术涉及配电网故障检测与保护技术领域，具体地说，涉及一种小电流线路故障类型判断方法。包括：建立线路分布参数的接地故障模型，并将其简化为等效电路；对不同原因的故障类型状态下的谐振特性进行计算分析；进行暂态电流波形比较，并且将不同故障类型与故障暂态谐振状态对应；通过采集的故障暂态电流波形，并判断其不同故障类型。本发明专利技术设计的方法原理相对简单且成熟，抗干扰和鲁棒性强，容易在工况复杂的实际架空线路上实施；能够对小电流接地故障类型进行判断，缩短供电恢复时间，减轻小电流接地故障对人们生活生产造成的重大影响，减轻运维工作量，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种小电流线路故障类型判断方法


[0001]本专利技术涉及配电网故障检测与保护
，具体地说，涉及一种小电流线路故障类型判断方法。

技术介绍

[0002]小电流接地系统中，发生单相接地故障时接地瞬间的过渡过程会产生明显的暂态电气量，包含丰富的故障位置信息，可应用于小电流接地故障的选线和定位。
[0003]传统观点认为小电流接地故障暂态过程主要是健全相电压升高引起的充电过程与故障相电压降低引起的放电过程。该暂态机理忽略了三相线路之间的耦合作用，尚未建立独立表示充电过程与放电过程的模型，无法验证该机理的正确性，且仅能反映部分暂态谐振过程，不够全面。难以确定小电流接地故障的类型，更无从对小电流接地故障类型进行判断，导致供电恢复时间长，对人们生活生产造成重大影响，而且运维工作量大。鉴于此，我们提出了一种小电流线路故障类型判断方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种小电流线路故障类型判断方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了一种小电流线路故障类型判断方法，包括如下步骤：
[0006]S1、建立线路分布参数的接地故障模型，并将基于线路分布参数的接地故障模型简化为等效电路；
[0007]S2、对不同原因的故障类型状态下的谐振特性进行计算分析；
[0008]S3、进行暂态电流波形比较，并且将不同故障类型与故障暂态谐振状态对应；
[0009]S4、通过采集的故障暂态电流波形，并判断其不同故障类型。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中建立的线路分布参数的接地故障模型，可以对不同接地方式系统中的接地故章暂稳态特征进行精确的模拟；
[0011]同时，基于该模型，从传输线阻抗特性角度可以分析各模网络及同模网络内不同线路阻抗随频率交替呈现容性和感性变化的特性，分析模网络间、同模网络内不同线路发生LC串联/并联谐振的条件，最终形成小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，将基于线路分布参数的接地故障模型简化为小电流接地故障简化电路图时，先依据一定的化简原则，将基于线路分布参数的接地故障模型简化为等效电路，再根据简化复合模网，可以进一步合并得到接地故障暂态分析简化零序等效电路；其中：
[0013]设接地故障暂态分析简化零序等效电路中的总电阻和总电感分别为R和L，则R是2倍的线模回路电阻、故障点到母线零模电阻与3倍的接地电阻之和：
[0014]R＝2R
s1
+2R
L1
+R
L0
+3R
f
；
[0015]L是2倍的线模回路电感、故障点到母线零模电感之和：
[0016]L＝2L
s1
+2L
L1
+L
L0
；
[0017]其中，L
s1
、R
s1
分别是小电流接地故障简化电路中的母线背后电源系统的线模电感与电阻；L
L1
、R
L1
分别是故障线路故障点到母线之间的线模电感与电阻；R
L0
是母线背后电源与接地变压器的零模电阻，L
L0
是故障线路故障点到母线之间的零模电感；R
f
为短路点过渡电阻。
[0018]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，对不同原因的故障类型状态下的谐振特性进行计算分析中，不同原因的故障类型包括末端开路、末端短路和末端带有负荷时故障单相均匀传输线的谐振特性；
[0019]将分布参数模型的单相均匀线路看作一个二端口网络，利用传输方程可获得线路入端阻抗，并进一步分析线路在不同末端负荷下的入端阻抗及谐振特性；
[0020]设R
u
、L
u
分别为单位长度线路电阻、电感；G
u
、C
u
分别为单位长度线路对地电导和分布电容；Z
ld
为线路末端负荷阻抗，用于分别对末端开路、末端短路和末端带有负荷时故障传输线状态下的谐振特性进行计算分析；
[0021]其中，由于配电线路对地电导非常小，以下分析中均将其忍略；在不影响结果正确性的前提下，有些地方也忍略了线路电阻。
[0022]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，对末端开路状态下的谐振特性进行计算分析的具体内容包括：
[0023]对均匀传输线路，末端开路时Z
ld
＝∞(正无限)，其入端阻抗Z
oc
为：
[0024][0025]其中，ω为角频率，l为线路长度，j为常量参数；
[0026]根据串联、并联谐振的定义，发生串联谐振的条件为某一频率下电路的等效电抗为零，此时总阻抗为极小值、电流为极大值(谐振峰)；同理，并联谐振的条件为某一频率下的等效电纳为零，此时总导纳极小、电压为极大值；
[0027]忽略线路电阻，串并联谐振频率的交替间隔为：
[0028]Z
0k
(ω)＝Z
k0
cth(jωl
k
γ
k0
),k∈N
[0029][0030]其中，分别为第k条线路的零模波阻抗和传播常数；l
k
为第k条线路长度；L
ku0
、C
ku0
为第k条线路单位长度线路的零模电感和对地分布电容；
[0031]在阻抗呈容性的各频段(2mω
k
～(2m+1)ω
k
,m＝0,1,2,...)内，线路可等效为一具有依频变化特性的集中参数电容C
′
m
：
[0032][0033]在每个频段内，随频率增加，等效电容从0(首容性频段内为C
u
l)单调递增，趋于无穷大；
[0034]在阻抗呈感性的各频段((2m
‑
1)ω
k
～2mω
k
,m＝1,2,3,...)内，线路可等效为具有依频变化特性的集中参数电感L
′
m
：
[0035][0036]在每个频段内，随频率增加，等效电感从0单调递增，趋于无穷大。
[0037]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，对末端短路状态下的谐振特性进行计算分析的具体内容包括：
[0038]末端短路时的阻抗相频及幅频特性，与末端开路状态下完全相反；即在最低频段内阻抗呈现感性，随着频率增加在不同频段内交替呈现容性和感性；
[0039]首次谐振为并联谐振，其频率交替间隔与末端开路状态时相同；即，线路仍然发生无穷多次并联和串联谐振。
[0040]作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，对末端带有负荷时故障传输线的谐振特性进行计算分析的具体内容包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小电流线路故障类型判断方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、建立线路分布参数的接地故障模型，并将基于线路分布参数的接地故障模型简化为等效电路；S2、对不同原因的故障类型状态下的谐振特性进行计算分析；S3、进行暂态电流波形比较，并且将不同故障类型与故障暂态谐振状态对应；S4、通过采集的故障暂态电流波形，并判断其不同故障类型。2.根据权利要求1所述的小电流线路故障类型判断方法，其特征在于：所述步骤S1中建立的线路分布参数的接地故障模型，可以对不同接地方式系统中的接地故章暂稳态特征进行精确的模拟；同时，基于该模型，从传输线阻抗特性角度可以分析各模网络及同模网络内不同线路阻抗随频率交替呈现容性和感性变化的特性，分析模网络间、同模网络内不同线路发生LC串联/并联谐振的条件，最终形成小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理。3.根据权利要求2所述的小电流线路故障类型判断方法，其特征在于：所述步骤S1中，将基于线路分布参数的接地故障模型简化为小电流接地故障简化电路图时，先依据一定的化简原则，将基于线路分布参数的接地故障模型简化为等效电路，再根据简化复合模网，可以进一步合并得到接地故障暂态分析简化零序等效电路；其中：设接地故障暂态分析简化零序等效电路中的总电阻和总电感分别为R和L，则R是2倍的线模回路电阻、故障点到母线零模电阻与3倍的接地电阻之和：R＝2R
s1
+2R
L1
+R
L0
+3R
f
；L是2倍的线模回路电感、故障点到母线零模电感之和：L＝2L
s1
+2L
L1
+L
L0
；其中，L
s1
、R
s1
分别是小电流接地故障简化电路中的母线背后电源系统的线模电感与电阻；L
L1
、R
L1
分别是故障线路故障点到母线之间的线模电感与电阻；R
L0
是母线背后电源与接地变压器的零模电阻，L
L0
是故障线路故障点到母线之间的零模电感；R
f
为短路点过渡电阻。4.根据权利要求1所述的小电流线路故障类型判断方法，其特征在于：所述步骤S2中，对不同原因的故障类型状态下的谐振特性进行计算分析中，不同原因的故障类型包括末端开路、末端短路和末端带有负荷时故障单相均匀传输线的谐振特性；将分布参数模型的单相均匀线路看作一个二端口网络，利用传输方程可获得线路入端阻抗，并进一步分析线路在不同末端负荷下的入端阻抗及谐振特性；设R
u
、L
u
分别为单位长度线路电阻、电感；G
u
、C
u
分别为单位长度线路对地电导和分布电容；Z
ld
为线路末端负荷阻抗，用于分别对末端开路、末端短路和末端带有负荷时故障传输线状态下的谐振特性进行计算分析；其中，由于配电线路对地电导非常小，以下分析中均将其忍略；在不影响结果正确性的前提下，有些地方也忍略了线路电阻。5.根据权利要求4所述的小电流线路故障类型判断方法，其特征在于：所述步骤S2中，对末端开路状态下的谐振特性进行计算分析的具体内容包括：对均匀传输线路，末端开路时Z
ld
＝∞，其入端阻抗Z
oc
为：
其中，ω为角频率，l为线路长度，j为常量参数；根据串联、并联谐振的定义，发生串联谐振的条件为某一频率下电路的等效电抗为零，此时总阻抗为极小值、电流为极大值；同理，并联谐振的条件为某一频率下的等效电纳为零，此时总导纳极小、电压为极大值；忽略线路电阻，串并联谐振频率的交替间隔为：Z
0k
(ω)＝Z
k0
cth(jωl
k
γ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔垂锐，段宜，王科，陈凤仙，赵煜，张家猛，程涛，瞿冬波，詹传，李金龙，李文娟，何明蔚，孙海，张鑫，王煜，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司曲靖供电局，
类型：发明
国别省市：