1.2.2消弧线圈接地系统故障特征
在消弧线圈接地系统环境下,由于消弧线圈的干扰,可能会出现故障线路零序电流相位与健全线路相同,但幅值要小于健全线路。为了获取故障特征,可考虑对消弧线圈进行控制,使其交替运行于过补偿和欠补偿之间。这样,故障路径的零序电流相量必然在-90~-90°间交替变化,而正常线路保持90°。
1.3故障特征信息的获取
测点采用广域相量测量技术实现零序电压或零序电流相量数据采集,通过GPS确保各测点行为同步性并实现信息传输,再计算各测点相位差就可获取到主要的故障特征信息。各测点相位差定义为:
△θi=θi-θ0(1)
式中,θi为i号测点绝对相位;θ0为变电站母线测点绝对相位。综合中性点非有效接地的两种情况可知:θi保持90°不变的测点在故障点下游,否则就在故障点上游。
1.4故障分段定位方法
由图2可知,线路的“段”的界定不外乎两种情况:一种是一个段由两个测点界定,如f1故障区段可由测点9和测点10进行标识,表示为{9,10};另一种是一个段由多个测点界定,如f2故障区段需由测点1、测点2、测点7和测点9进行联合界定,集合表示为{1,2,7,9}。由此可定义Wi为第i段的区间边界节点集合:
Wi={ai}U {b|b的父节点是ai} (2)
鉴于开环运行线路内的电流(包括零序电流)均为明确的单方向,因此将单电源辐射线路表示为“树”拓扑。在该“树”中,视变电站测点为根测点(因故障点一定在其下游位置),统一以。号表示;另外需假想一些叶节点,用以归结故障范围(认为具体的故障点都在相应叶节点的上游);除根节点和叶节点外,其它节点为实际测点,专测零序电流。
设实际的线路测点数为m,假想叶节点为n,以r表示根测点和实际测点所组成的m+1维标识向量,则图2所示的r为:
r= [0,1,2,7,9,3,5,10](3)
采用测点相邻矩阵s来描述所有测点(包括根测点、
线路实际测点和假想测点)之间的相邻关系,其元素Sij定义为:
对于具体的配网结构,在按照以上方法获得r和s的形式后,就可构造确定故障区段的算法。
(1)采集变电站零序电压相量和每个测点零序电流相量,计算各测点相位差△θi(i=1,2,…)。
(2)设故障路径标识向量e与r的长度相同,其元素为:当线路零序电压达到阂值。,认为线路存在单相接地故障,则。1=1,反之。1=0;若i号(i>1)真实测点采集到的故障信息反映出该测点在故障点下游,则e; =1,反之为0。
(3)从。的首个元素开始向后搜索,找到e中最后为1的元素,将其设为ek,则标号k对应的rk就为故障区间的起始节点((e与r存在对应关系),其子节点集合V为:
2 模拟试验
依托10kV配电网模拟平台对本文提出的故障定位方法进行模拟验证。模拟电路如图3所示,线路2中,测点1和测点2为实设零序电流测点,测点3为假想测点。