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1、10申请公布号CN104181442A43申请公布日20141203CN104181442A21申请号201410415298222申请日20140821G01R31/08200601G06F19/0020110171申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁路28号申请人国家电网公司国网陕西省电力公司电力科学研究院国网山东省电力公司青岛供电公司72发明人宋国兵马志宾唐吉斯刘珮瑶刘术波刘健74专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权54发明名称基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法57摘要本发明提供一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，配电网中单。
2、相接地故障时故障选线一直没有很好解决，故障定位更是难以谈及，本发明在系统发生单相接地故障后，利用首容频段的思想，在选定频带下将每条线路在零序网络中简化为电容模型，在各线路出口及分支处安装接地故障检测装置测量零序电压、零序电流，求取零序电压微分和零序电流的相关系数，依据得到的相关系数的正负来判断故障点是否在该区段内，最后判定计算相关系数为负且离母线最远者为故障点所在区段，该方法原理简单，易于实现，能够快速、可靠地进行故障区段定位，该方法既可用于中性点不接地配电系统，也可用于中性点经消弧线圈接地的配电系统。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申。
3、请权利要求书1页说明书4页附图5页10申请公布号CN104181442ACN104181442A1/1页21一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于该故障区段定位方法包括以下步骤在系统发生单相接地故障后，在选定的频带下以及指定的电压参考方向和电流参考方向下，利用在线路测量点处测量的零序电压以及零序电流，求取零序电压导数和零序电流的相关系数，从相关系数为负的线路区段中或者从相关系数先为负后为正的线路区段中选择距离变电站最远的区段作为故障区段。2根据权利要求1所述一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于所述相关系数按照以下公式计算其中，XT,YT为XT、YT。
4、的相关系数，XT为零序电压导数，YT为零序电流，T1和T2分别为起始时刻和终止时刻。3根据权利要求1所述一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于选定的频带为150600HZ。4根据权利要求1所述一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于所述电压参考方向为测量点相对于地，电流参考方向为由变电站的母线到线路。5根据权利要求1所述一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于所述故障区段定位方法具体包括以下步骤步骤一在线路测量点处对零序电压以及零序电流进行同步采样，然后通过模数转换器将采样得到的零序电压以及零序电流转化为数字量；步骤二对获得的数字量。
5、进行带通滤波处理，获得零序电流分量和零序电压分量，带通滤波处理的频带为150600HZ，对零序电压分量求取导数得零序电压导数，然后求取零序电压导数和零序电流分量的相关系数；步骤三从相关系数为负的线路区段中或从相关系数先为负后为正的线路区段中选择距离变电站最远的区段作为故障区段。权利要求书CN104181442A1/4页3基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法技术领域0001本发明涉及一种电力系统故障区段定位的方法，具体涉及一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法。背景技术0002配电网与用户直接相连，其可靠性在很大程度上决定了电力系统的供电质量。提高配电网的供电可靠性是提高电力系。
6、统供电可靠性的重要研究内容。传统的配电网线路多采用辐射供电方式，分支点处无断路器和控制设备，恢复供电所需时间长，影响了配电网供电的可靠性。近年来，随着智能电网的发展，“自愈”将成为电网的基本功能，而故障区段定位作为自愈的基础，是智能电网的重要研究内容。0003我国配电网大多采用中性点小电流接地方式，受中性点接地方式、配电网规模、过渡电阻等因素的影响，故障选线问题一直没有得到圆满解决，区段定位更无从谈起。小电流接地系统发生相间故障时会产生较大的短路电流，其区段定位易于实现。但发生单相接地故障时短路电流小，流过故障和非故障线路的电流变化仅为对地电容电流的变化。特别当系统中性点经消弧线圈接地，且采用。
7、过补偿方式工作时，利用工频量的变化难于区分故障线路与非故障线路。故对于经消弧线圈接地的系统只能采用暂态量进行选线，且单相接地时，接地电容电流的暂态分量可能比稳态值大几倍到几十倍。0004基于暂态信号的选线方法灵敏度较高且不受消弧线圈的影响，但现有方法大多有待完善。在现有的利用暂态量方法中，首半波法是基于单相接地故障发生在故障相电压接近最大值附近这一假设条件，而在相电压过零附近故障时，暂态量微弱，难于满足要求。小波分析法虽然可以比较精确的提取故障信号，但也存在一些问题，如该方法对微变量过于敏感，抗干扰能力差；当故障点经大过渡电阻接地时，该方法不能进行。行波法由于故障后行波波头难于准确捕捉，且采样。
8、频率要求高等因素，难于实现。基于以上种种因素可以看出，小电流接地系统的选线问题一直是没有解决好的问题，而区段定位研究成果更无从谈起。发明内容0005本发明的目的在于提供一种基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法。0006为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案0007在系统发生单相接地故障后，在选定的频带下以及指定的电压参考方向和电流参考方向下，利用在线路测量点处测量的零序电压以及零序电流，求取零序电压导数和零序电流的相关系数，从相关系数为负的线路区段中或者从相关系数先为负后为正的线路区段中选择距离变电站最远的区段作为故障区段，从而实现故障点的区段定位。0008所述相关系数按照以下公式计。
9、算说明书CN104181442A2/4页400090010其中，XT,YT为XT、YT的相关系数，XT为零序电压导数，YT为零序电流，T1和T2分别为起始时刻和终止时刻。0011考虑到配电网接地方式、线路类型、线路长度和一定裕度，本方法中选定的频带为150600HZ。0012所述电压参考方向为测量点相对于地，电流参考方向为由变电站的母线到线路。0013所述故障区段定位方法具体包括以下步骤0014步骤一在线路测量点处对零序电压以及零序电流进行同步采样，然后通过模数转换器将采样得到的零序电压以及零序电流转化为数字量；0015步骤二对获得的数字量进行带通滤波处理，获得零序电流分量和零序电压分量，带通。
10、滤波处理的频带为150600HZ，对零序电压分量求取导数得零序电压导数，然后求取零序电压导数和零序电流分量的相关系数；0016步骤三从相关系数为负的线路区段中或从相关系数先为负后为正的线路区段中选择距离变电站最远的区段作为故障区段。0017本发明的有益效果体现在0018本发明在系统发生单相接地故障后，利用首容频段的思想，由各线路出口及分支处安装的接地故障检测装置测量零序电压、零序电流，求取零序电压导数和零序电流的相关系数，依据得到的相关系数的正负来判断故障点是否在该区段内，最后判定计算相关系数为负且离母线最远者为故障点所在区段，本发明原理简单，易于实现，能够快速、可靠地进行故障区段定位，既可用。
11、于中性点不接地配电系统，也可用于中性点经消弧线圈接地的配电系统；本发明所述故障区段定位方法对于配电网的智能化具有重要的现实意义。附图说明0019图1为10KV配电网仿真模型；其中，G表示配网系统的等效电源，L表示消弧线圈电感，K表示开关，S6S13分别表示馈线末端的负荷，114为区段编号；0020图2为区段6故障时区段1零序电压导数和零序电流的相关系数中性点不接地配电系统；0021图3为区段6故障时区段3零序电压导数和零序电流的相关系数中性点不接地配电系统；0022图4为区段6故障时区段6零序电压导数和零序电流的相关系数中性点不接地配电系统；0023图5为区段6故障时区段7零序电压导数和零序电。
12、流的相关系数中性点不接地配电系统；0024图6为区段6故障时区段1零序电压导数和零序电流的相关系数中性点经消弧线圈接地的配电系统；说明书CN104181442A3/4页50025图7为区段6故障时区段3零序电压导数和零序电流的相关系数中性点经消弧线圈接地的配电系统；0026图8为区段6故障时区段6零序电压导数和零序电流的相关系数中性点经消弧线圈接地的配电系统；0027图9为区段6故障时区段7零序电压导数和零序电流的相关系数中性点经消弧线圈接地的配电系统；具体实施方式0028下面结合附图对本发明作进一步的说明。0029本发明的原理为基于首容频段的思想出处电力系统自动化，2003,2794853，。
13、配网发生单相接地故障时，在选定的某一频带范围内以及指定电压参考方向和电流参考方向下所述电压参考方向为测量点相对于地，电流参考方向为由母线到线路，健全线路和故障点后方线路的零序模型均可等效为一电容，此时其零序电流与零序电压的导数之间是一比例系数为正的正比例函数；而对故障线路而言，其零序模型由系统背侧的电路构成，在某一截止频率下亦可等效为一电容，但在指定参考方向下，其零序电流与零序电压导数之间为比例系数为负的比例函数。因此，求取线路测量点处的零序电压导数和零序电流的相关系数。依据得到的相关系数的正负来判断实际发生故障是否在该测量点后方线路上，最后判定计算的相关系数为负且离变电站距离最远的区段为故障。
14、点所在区段即故障区段，从而实现故障点的区段定位。0030本发明的具体实施步骤为0031步骤一利用在测量点各线路出口及分支处安装的接地故障检测装置，在每条线路测量点处对零序电压、零序电流以预定采样速率进行同步采样，然后通过模数转换器将采样得到的零序电压、零序电流转化为数字量；0032步骤二对获得的数字量进行带通滤波处理，带通滤波处理的频带为150HZ600HZ，获得此频带对应的零序电流分量和零序电压分量，对此时的零序电压分量用两点数值微分公式求取其导数，然后利用公式1求取零序电压导数和零序电流两个时域信号的相关系数00330034其中，XT,YT为时域信号XT、YT的相关系数，XT为零序电压导数。
15、，YT为零序电流，T1和T2分别为时域信号起始时刻和终止时刻。0035步骤三通过步骤二计算的线路区段的相关系数，进行故障区段定位。故障区段定位的方法从相关系数为负的对应区段中选择距离变电站最远的区段，即为故障区段。0036仿真试验0037参见图1，仿真模型的具体参数见“李广配电网单相接地故障区段定位研究D西安西安交通大学，2012”。为简单起见，设置的单相接地故障均以A相为例，分别说明书CN104181442A4/4页6在区段114经不同的过渡电阻例如5500欧姆下做仿真实验，本发明方法均能可靠地判断故障区段，下面仅给出区段6故障过渡电阻为150欧姆时的仿真结果，K打开对应中性点不接地配电系统。
16、，K闭合对应中性点经消弧线圈接地的配电系统。0038参见图2图5，结果为区段1和区段6的零序电压导数和零序电流的相关系数为负，其余线路区段2区段5，区段7区段14的相关系数均为正，由此可以进行故障区段定位。故障区段定位的方法从相关系数为负的区段中选择距离变电站最远的区段即为故障区段，即线路6为故障区段。0039参见图6图9，结果为区段1和区段6的零序电压导数和零序电流的相关系数先为负后为正，其余线路区段2区段5，区段7区段14的相关系数均一直为正，由此可以进行故障区段定位。故障区段定位的方法从相关系数为负的区段中选择距离变电站最远的区段即为故障区段，即线路6为故障区段。说明书CN104181442A1/5页7图1图2说明书附图CN104181442A2/5页8图3图4说明书附图CN104181442A3/5页9图5图6说明书附图CN104181442A4/5页10图7图8说明书附图CN104181442A105/5页11图9说明书附图CN104181442A11。