本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障定位技術(shù)，具體是配電網(wǎng)架空線單相接地故障的檢測定位方法。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸加大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，用戶對供電穩(wěn)定的要求也越來越高。一方面，在系統(tǒng)正常運行過程中要防止故障的發(fā)生；另一方面，在系統(tǒng)發(fā)生故障后，要快速、準(zhǔn)確地找到故障位置，迅速排除故障，確保電力系統(tǒng)安全運行，提高供電可靠性，將損失最小化。單相接地故障是配電網(wǎng)中發(fā)生幾率最高的一種故障。我國6～35kV配電網(wǎng)線路一般采用小電流接地方式，發(fā)生單相接地故障后可帶故障繼續(xù)運行一段時間，但若不快速準(zhǔn)確地排除故障點，線路絕緣系統(tǒng)極易受到損傷，導(dǎo)致事故擴大，影響系統(tǒng)的安全可靠運行。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多為樹枝狀輻射型，分支多，線路長度相對較短，故障的檢測定位十分困難。傳統(tǒng)的故障定位方式都是先實施逐線拉路的模式來篩選對應(yīng)的線路，之后再通過人工巡線來進(jìn)行故障點的判斷，這需要依靠巨大的物力、時間以及人力。現(xiàn)階段國內(nèi)外配電網(wǎng)全架空線故障測距的方法有阻抗法、行波法、對稱分量法等，這些方法應(yīng)用時只局限于故障測距，不能選出故障發(fā)生區(qū)段。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種配電網(wǎng)架空線單相接地故障的檢測定位方法，其用于配電網(wǎng)架空線單相接地故障檢測時便于定位故障發(fā)生區(qū)段。本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：配電網(wǎng)架空線單相接地故障的檢測定位方法，包括以下步驟：步驟一、離線狀態(tài)下，在配電網(wǎng)母線端三相同時注入相同的高壓脈沖，并在配電網(wǎng)母線端和主干線末端檢測三相電壓波形；步驟二、利用凱倫鮑爾變換矩陣對步驟一中得到的各端信號進(jìn)行相模變換，并對配電網(wǎng)母線端測得的三相電壓進(jìn)行模量解耦得到線模電壓；步驟三、根據(jù)步驟二中得到的配電網(wǎng)母線端線模波形的首個非零突變點的對應(yīng)時刻計算出故障距離；步驟四、根據(jù)三相波形首個非零突變點對應(yīng)時刻、步驟二中得到的主干線末端線模波形的首個非零突變點對應(yīng)時刻、以及步驟三中得到的故障距離定位故障區(qū)段。進(jìn)一步的，所述步驟二中對母線端測得的三相電壓進(jìn)行相模變換的公式如下：x0x1x2=131111-1010-1xaxbxc]]>其中，xa、xb及xc為相量，x0為零模分量，x1和x2為線模分量；將三相電壓代入上式，得到線模電壓的計算公式如下：u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u1為線模電壓，Ua和Ub分別為母線端采集到的a、b相線上的電壓。當(dāng)線路沒有故障時，由于三相注入電壓相等，所以在母線端采集到的線模電壓幅值為0，而當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時，在故障點處三相電壓幅值不再相等，線模電壓非零，也就是說，在母線端測量到的線模信號一定來自故障點，因此可以根據(jù)母線端采集到的線模分量的第一個非零突變點對應(yīng)時刻進(jìn)行測距。進(jìn)一步的，所述步驟三中計算出故障距離采用的公式如下：l=12vt0]]>其中，l為故障距離，t0為母線端線模電壓的首個非零突變時刻，v為線模波速度。進(jìn)一步的，所述步驟四中定位故障區(qū)段的方法如下：若主干線末端線模電壓的首個非零突變點對應(yīng)的時刻等于三相電壓波形的首個非零突變點對應(yīng)的時刻，則故障位于主干線上，且故障距離母線端的距離為l；若主干線末端線模電壓的首個非零突變點對應(yīng)的時刻不等于三相電壓波形的首個非零突變點對應(yīng)的時刻，則故障位于分支線上，故障所在分支點與母線端的距離l'滿足以下公式：l′=l-12v(t1-t2)]]>其中，t1為末端線模電壓的首個非零突變點時刻，t2為三相電壓波形的首個非零突變點時刻。進(jìn)一步的，所述步驟四還包括以下步驟：步驟4.1、根據(jù)故障距離和已確定的主干線分支點找出所有可能的故障點，并判斷查找到的可能的故障點是否只有唯一1個，若是，則定位完成，否則進(jìn)入下一步驟；步驟4.2、檢測某一可能存在故障點的二級分支末端的電壓行波波形，并記錄其第一個非零突變點時刻T1和三相電壓波形到達(dá)時刻T2；步驟4.3、判斷T1是否等于T2，若是，則此二級分支上的故障點為真實故障點，定位完成，若否則進(jìn)入下一步驟；步驟4.4、重復(fù)步驟4.2～步驟4.3，逐一檢測可能存在故障點的二級分支，直至查找出真實故障點。本發(fā)明應(yīng)用時依據(jù)電壓行波在配電變壓器的傳變特性和單相接地故障點處的傳播特點，通過在線路首端向三相同時注入相同的高壓脈沖，在首端、主干線末端和必要的二級分支末端采集線模電壓測得各相返回的行波數(shù)據(jù)，用各端線模分量和三相波形的首次出現(xiàn)的時間構(gòu)造判據(jù)對配電網(wǎng)單相接地故障進(jìn)行定位。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明為基于三相波形和線模行波到達(dá)時刻的配電網(wǎng)架空線單相接地多端檢測定位新方法，利用離線注入高頻脈沖，消除配網(wǎng)不平衡負(fù)載對測距的影響，并保留了注入行波法的優(yōu)點，即可以多次注入高強度信號，反復(fù)測距，便于定位故障發(fā)生區(qū)段。(2)本發(fā)明使用凱倫鮑爾變換矩陣(karrenbauer相模變換矩陣)的數(shù)據(jù)處理方法，利用故障點處產(chǎn)生的線模電壓的首個非零突變點尋找故障信息，在分支判斷上，可以較為準(zhǔn)確的找到故障分支。(3)本發(fā)明應(yīng)用時利用了末端三相波形與線模波形的首個非零突變點對應(yīng)時刻差構(gòu)造故障區(qū)段的判據(jù)，不需要裝設(shè)時鐘同步裝置，節(jié)約成本。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明一個具體實施例的流程圖；圖2為本發(fā)明一個具體實施例的配網(wǎng)仿真線路圖；圖3為測試圖2所示配網(wǎng)母線端的模電壓圖；圖4為測試圖2所示配網(wǎng)主干線末端的線模電壓和三相電壓圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。實施例：如圖1所示，配電網(wǎng)架空線單相接地故障的檢測定位方法，包括以下步驟：步驟1、離線狀態(tài)下，在配電網(wǎng)母線端三相同時注入相同的高壓脈沖，并在配電網(wǎng)母線端和主干線末端檢測三相電壓波形；步驟2、對配電網(wǎng)母線端測得的三相電壓進(jìn)行模量解耦得到線模電壓，并根據(jù)配電網(wǎng)母線端線模波形的首個非零突變點的對應(yīng)時刻計算出故障距離；步驟3、記錄主干線末端檢測到的電壓行波波形第一個非零突變點時刻t1和三相電壓波形到達(dá)時刻t2；步驟4、判斷t1是否等于t2，若是則故障在主干線上，根據(jù)故障距離確定唯一故障點，定位完成，否則求得配電網(wǎng)母線端到主干線上與故障點相對應(yīng)的分支點的距離，進(jìn)而找到此分支點，并進(jìn)入下一步驟；步驟5、根據(jù)故障距離和已經(jīng)確定的主干線分支點找到可能的故障點，并判斷查找到的可能的故障點是否只有唯一1個，若是，則定位完成，否則進(jìn)入下一步驟；步驟6、檢測某一可能存在故障點的二級分支末端的電壓行波波形，并記錄其第一個非零突變點時刻T1和三相電壓波形到達(dá)時刻T2；步驟7、判斷T1是否等于T2，若是，則此二級分支上的故障點為真實故障點，定位完成，若否則進(jìn)入下一步驟；步驟8、重復(fù)步驟6～步驟7，逐一檢測可能存在故障點的二級分支，直至查找出真實故障點。本實施例采用配網(wǎng)母線端作為信號注入端兼檢測端，在具體實施前還在主干線末端和必要的二級分支末端裝設(shè)行波檢測裝置。本實施例的步驟2在具體實施時，先利用凱倫鮑爾變換矩陣對步驟1中得到的各端信號進(jìn)行相模變換，再對配電網(wǎng)母線端測得的三相電壓進(jìn)行模量解耦得到線模電壓。對母線端測得的三相電壓進(jìn)行相模變換的公式如下：x0x1x2=131111-1010-1xaxbxc]]>其中，xa、xb及xc為相量，x0為零模分量，x1和x2為線模分量；將三相電壓代入上式，得到線模電壓的計算公式如下：u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u1為線模電壓，Ua和Ub分別為母線端采集到的a、b相線上的電壓。本實施例步驟2中計算出故障距離采用的公式如下：l=12vt0]]>其中，l為故障距離，t0為母線端線模電壓的首個非零突變時刻，v為線模波速度。本實施例根據(jù)三相波形首個非零突變點對應(yīng)時刻、主干線末端線模波形的首個非零突變點對應(yīng)時刻、以及故障距離定位故障區(qū)段。當(dāng)主干線末端線模電壓的首個非零突變點對應(yīng)的時刻等于三相電壓波形的首個非零突變點對應(yīng)的時刻，故障位于主干線上，且故障距離母線端的距離為l；當(dāng)主干線末端線模電壓的首個非零突變點對應(yīng)的時刻不等于三相電壓波形的首個非零突變點對應(yīng)的時刻，故障位于分支線上，故障所在分支點與母線端的距離l'滿足以下公式：l′=l-12v(t1-t2)]]>其中，t1為末端線模電壓的首個非零突變點時刻，t2為三相電壓波形的首個非零突變點時刻。圖2所示為實現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障定位實驗的配網(wǎng)仿真線路圖，其采用PSCAD(PowerSystemsComputerAidedDesign)搭建而成，各分支長度具體如圖2所示。在首端a注入10kV，持續(xù)時間為4μs的電壓脈沖，先在a點和y點設(shè)置行波采集裝置，同時在波形采集端分別加一濾除雜波裝置，采樣頻率為10MHz。在距離h點為0.2km(據(jù)a端2.2km)處設(shè)置接地電阻為500歐的A相接地故障，在a端和y端采集到的線模電壓波形如圖3所示。由圖3可知，在a端測得的線模電壓首個非零突變時刻為14.5μs，線模行波的波速度取為光在真空中的傳播速度，即3×108m/s，則故障點距離a端為與實際距離2.2km基本符合，具有較高的測距精度。如圖4所示，在y端測得的線模電壓首個非零突變時刻為24.5μs，三相電壓首個非零突變點為24.56us，這兩者近似相等，因此可以確定故障位于a端到y(tǒng)端的最短距離上。以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3