本發明涉及配電網故障檢測技術領域，尤其涉及一種基于暫態電流投影分量極性比較的故障選線方法。

背景技術：

由于中壓配電網直接面向用戶，且單相接地大約占到配電網故障總數的80%，單相接地故障可靠檢測對供電可靠性影響顯著。在中國和歐洲大陸，多數中壓配電網采用經消弧線圈接地方式，即所謂諧振接地系統。單相接地故障時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，識別接地故障線路有較大困難。近年，歐洲和中國分別開發的利用故障暫態電氣量、在中性點附加中電阻等選線技術，有效解決了過渡電阻較小時的接地故障選線問題。

另一方面，受自然環境、線路架空距離低等因素影響，配電網中常發生經非理想導體的單相高阻接地故障，如導線跌落在草地、馬路等。法國小電流接地系統有超過12%的接地故障為高阻接地，美國電科院(EPRI)統計表明，美國（三相四線制多點直接接地）配電網高阻故障的比例在2%~5%。由于故障電流進一步減小（一般為A級）、故障點不穩定等原因，諧振接地系統的高阻接地故障檢測仍然是一個非常大的挑戰。

小電流接地故障暫態分析與暫態檢測技術是近年的一個研究熱點，也取得了較多的成果，但高阻接地故障選線問題較少顧及，成果也相對較少。有學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系，計算各線路對地電導電流，并可進一步推導對地電導，選擇對地電導電流最大或者對地電導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且受TV/TA傳變誤差（如不平衡度）影響較大。

對于小電流接地系統，工頻電流自身無明顯故障特征無法直接用以故障檢測（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，實用存在較大困難），必須尋求其他的技術方案。

技術實現要素：

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

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于暫態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：選線裝置負責在線監測母線零序電壓和各條饋線出口零序電流，當所述母線零序電壓幅值處于所述選線裝置啟動門檻值范圍時，則說明系統發生高阻接地故障；

S2：提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態分量、；

S3：將各條候選饋線出口暫態零序電流向母線暫態零序電壓投影，并按下述公式計算各條饋線出口暫態零序電流的投影分量：

；

S4：采用極性系數對候選饋線暫態電流投影分量的極性進行兩兩比較，當第k、m條饋線暫態電流投影分量、的極性進行比較時，公式為：

式中T為暫態過程持續時間；若表明、同極性；若表明、反極性；

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

優選的，步驟S1中所述的選線裝置啟動門檻值范圍為15V<U_th<90V。

和現有技術相比，本發明產生的有益效果在于本發明解決了高阻接地故障在小電流接地系統中的故障選線難題，有著廣泛的實際應用價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中 ：

圖1為本發明提出的選線流程框圖；

圖2為典型配電線路仿真模型結構示意圖；

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

圖3(b)為圖2所示系統發生接地電阻為30Ω的高阻接地故障時各饋線電流母線電壓的暫態分量波形對比圖；

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

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

圖4(b)為圖2所示系統發生接地電阻為1500Ω的高阻接地故障時各饋線電流母線電壓的暫態分量波形對比圖；

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

具體實施方式

下面將結合本發明實例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

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

S1：選線裝置負責在線監測母線零序電壓和各條饋線出口零序電流，當所述母線零序電壓幅值處于所述選線裝置啟動門檻值范圍時，則說明系統發生高阻接地故障。本實施例中，選線裝置啟動門檻值范圍為15V<U_th<90V。當線路中發生高阻接地故障時，選線裝置根據母線零序電壓啟動，并記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號、故障持續時間、故障發生時間等故障數據，然后根據所記錄的數據進行故障選線。

S2：提取各條饋線出口零序電流及母線零序電壓的暫態分量、。

S3：將各條候選饋線出口暫態零序電流向母線暫態零序電壓投影，并按下述公式計算各條饋線出口暫態零序電流的投影分量：

。

S4：采用極性系數對候選饋線暫態電流投影分量的極性進行兩兩比較，如第k、m條饋線暫態電流投影分量、的極性進行比較的公式為：

式中T為暫態過程持續時間；若表明、同極性；若表明、反極性；

S5：當所有候選饋線暫態電流投影均為同極性是，則表明母線出現故障；當某一候選饋線暫態電流投影分量與其它候選饋線暫態電流投影分量均為反極性時，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構示意圖。本實施例中，設置線路2末端發生高阻接地故障，以驗證上述方法的有效性。

（一）線路2末端發生30Ω的高阻接地故障

（1）當母線零序電壓幅值超越預設門檻時，啟動裝置記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號，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分量、，如圖3(b)所示；

（3）將各條候選饋線出口暫態零序電流向母線暫態零序電壓做投影，如圖3(c)所示，根據下述公式計算各條饋線出口暫態零序電流的投影分量：

；

（4）采用極性系數對候選饋線暫態電流投影分量的極性進行兩兩比較，比較的公式為：

式中T為暫態過程持續時間；若表明、同極性；若表明、反極性；

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

（二）線路2末端發生1500Ω的高阻接地故障

（1）當母線零序電壓幅值超越預設門檻時，啟動裝置記錄母線零序電壓、各條饋線出口處的零序電流信號，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分量、，如圖4(b)所示；

（3）將各條候選饋線出口暫態零序電流向母線暫態零序電壓做投影，如圖4(c)所示，根據下述公式計算各條饋線出口暫態零序電流的投影分量：

；

（4）采用極性系數對候選饋線暫態電流投影分量的極性進行兩兩比較，比較的公式為：

式中T為暫態過程持續時間；若表明、同極性；若表明、反極性；

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

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。