基于选线结果的分层级联系统故障选线逻辑判定方法

摘要

本发明涉及电力系统变电站开闭所分层级联供电系统中的小电流接地故障选线逻辑判定方法，包括以下步骤：（1）对所监测的变电站开闭所分层级联供电系统进行数学建模（2）发生故障时将各站所的选线结果收取并记入一维数组(3)通过对一维数组的数值进行逻辑判断给出具体的故障站所和故障线路。本发明可提高分层级联供电电网运行的智能化水平，避免了非故障线路所在站所误选误动的可能。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护自动化领域，涉及变电站开闭所的6~66kV出线侧单相接地故障选线，以减少故障拉路造成的停电时间，提高系统电网运行的智能化水平。

背景技术

我国6~66kV配电网中性点多采用中性点不直接接地方式，在这种系统中，发生单相接地故障时，接地短路电流很小，故称为小电流接地系统；配电网发生单相接地故障的几率最高，可占总故障的80%左右，这时供电仍能保证线电压的对称性，且故障电流较小，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可以继续运行1~2小时；但由此引起的过电压会危害电网绝缘，可能导致短路故障使事故扩大；因此，当发生了小电流接地故障后需要尽快选出故障线路，以便运行人员及时采取措施加以处理。

在厂矿、化工或者其他行业厂区内部的供电系统，常常采用变电站级联多层开闭所结构的主接线系统；当发生接地时，由于全网电压统一，所以主变电站和各个开闭所都能感受到零序电压的变化，都有零序电流出现；而各站的选线设备由于只针对本站或者本所的馈线进行选线并给出选线结果，因此在非故障线路所在的站所就会出现误选误动的可能。

专利号200910113939. 8 一种小电流接地故障选线装置及多台联合选线方法，描述了多台选线装置通过以太网星形结构连接，设置成主机的选线装置通过通讯收取其余装置的数据进行集中处理的方法，但没有提及所监测的电力系统的主接线形式。

专利号201110176899.9 多级供电网络系统中的接地故障线路的判别，描述了通过接地选线逻辑控制装置检测各级选线装置是否报警的方法来判定哪一级发生故障，但是没有提及使用各级选线装置的故障录波数据或者线路的故障类型进行判定的方法。

发明内容

本发明提供的变电站开闭所分层级联故障选线逻辑判定方法，解决了变电站级联多层开闭所主接线形式的供电网络下发生小电流接地故障时准确选择故障站所和故障线路的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的方法步骤如下：

步骤一，对所监测的变电站开闭所分层级联供电系统进行数学建模；

步骤二，发生故障时将各站所的选线结果收取并记入一维数组；

步骤三，通过对一维数组的数值进行逻辑判断给出具体的故障站所和故障线路。

所述步骤一，对所监测的变电站开闭所分层级联系统进行数学建模的过程具体为：

设变电站开闭所级联供电系统共有n层，第1层变电站，第2层开闭所1，以此类推至第i层开闭所i-1，第n层终端开闭所n-1；变电站本段母线有m₁条出线，其中线路A₁为联络线；联络线A₁与下一级开闭所1的母线连接；开闭所1有m₂条出线，其中线路A₂为联络线与下一级开闭所2的母线连接；一般情况，开闭所i-1有m_i条出线，其中线路A_i为联络线与下一级开闭所i的母线相连接；开闭所n-1有m_n条出线，没有联络线；除联络线外，其他线路为常规线路；{n，m₁，…，m_i，…，m_n}∈>+，n≥2，i∈N⁺且i≤n-1。

所述步骤二，发生故障时将各站所的选线结果收取并记入一维数组的过程具体为：

设第i层开闭所i-1的m_i条出线其中1条发生小电流接地故障，选线装置的选线结果故障线路若为联络线A_i，则记f_i=﹣1；故障线路若为常规线路，则记f_i=1；若为母线故障，则记f_i=0；则所有故障记录记为一维数组F=[f₁,f₂,…，f_i，…，f_n]，其中F（j）=>i。

所述步骤三，通过对一维数组的数值分析进行逻辑判断具体的故障站所和故障线路的过程具体为：

若F（j）=0，j∈(1,n]且j∈N⁺，F（1）=1，则判断第1层变电站常规线路故障；F（1）=﹣1，则判断联络线A₁故障；若F（1）=0，则判断变电站母线故障；否则，则跳转；

若F（j）=﹣1，j∈[1,n）且j∈N⁺，F（n）=1，则判断第n层终端开闭所n-1常规线路故障；若F（n）=0，则判断第n-1层开闭所n-2的联络线A_n-1故障；否则，则跳转；

若F（j）=﹣1，j∈[1,i-1]且F（j）=0，j∈[i+1,n]， F（i）=﹣1，则判断开闭所i-1联络线A_i故障；F（i）=0，则判断上一级开闭所i-2或者变电站联络线A_i-1故障；若F（i）=1，则判断开闭所i-1常规线路故障；否则，则跳转；其中n≥3，i≥2，j∈N⁺。

本发明的有益效果是：本发明的基于选线结果的分层级联系统故障选线逻辑判定方法的优点在于：通过获取变电站级联多层开闭所主接线形式的供电系统的各站所的故障选线结果，利用逻辑算法实现故障站所和故障线路的准确判断，避免了非故障线路所在站所误选误动的可能。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述；在下面的描述中列举了很多具体实例以便充分理解本发明的优点，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此本发明并不限于下面公开的具体实例的限制。

如附图1所示，为所监测的变电站开闭所分层级联供电系统的电气主接线形式示意图；设变电站开闭所级联供电系统共有n层，第1层变电站，第2层开闭所1，以此类推至第i层开闭所i-1，第n层终端开闭所n-1；变电站I段母线有m₁条出线，其中线路A₁为联络线；联络线A₁与下一级开闭所1的母线连接；开闭所1有m₂条出线，其中线路A₂为联络线与下一级开闭所2的母线连接；一般情况，开闭所i-1有m_i条出线，其中线路A_i为联络线与下一级开闭所i的母线相连接；开闭所n-1有m_n条出线，没有联络线；除联络线外，其他线路为常规线路；{n，m₁，…，m_i，…，m_n}∈>+，n≥2，i∈N⁺且i≤n-1。

当所监测的变电站开闭所分层级联供电系统的某条线路发生小电流接地故障时，由于全网电压一致，因此各级站所的选线装置均能够启动并同步进行故障选线；设第i层开闭所i-1的m_i条出线其中1条发生小电流接地故障，选线装置的选线结果故障线路若为联络线A_i，则记f_i=﹣1；故障线路若为常规线路，则记f_i=1；若为母线故障，则记f_i=0；则I段母线所有故障记录记为一维数组F=[f₁,f₂,…，f_i，…，f_n]，其中F（j）=f_i。

如附图2所示，读取一维数组F，进行初始化；若F（j）=0，j∈(1,n]且j∈N⁺，F（1）=1，则判断第1层变电站常规线路故障；F（1）=﹣1，则判断联络线A₁故障；若F（1）=0，则判断变电站母线故障；否则，则跳转。

如附图3所示，读取一维数组F，进行初始化；若F（j）=﹣1，j∈[1,n）且j∈N⁺，F（n）=1，则判断第n层终端开闭所n-1常规线路故障；若F（n）=0，则判断第n-1层开闭所n-2的联络线A_n-1故障；否则，则跳转。

如附图4所示，读取一维数组F，进行初始化；若F（j）=﹣1，j∈[1,i-1]且F（j）=0，j∈[i+1,n]， F（i）=﹣1，则判断开闭所i-1联络线A_i故障；F（i）=0，则判断上一级开闭所i-2或者变电站联络线A_i-1故障；若F（i）=1，则判断开闭所i-1常规线路故障；否则，则跳转；其中n≥3，i≥2，j∈N⁺。

上述实施例仅仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同变化、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

图1 为变电站开闭所分层级联系统主接线图；

图2 为逻辑算法流程图1；

图3 为逻辑算法流程图2；

图4 为逻辑算法流程图3。