一种区域线路对地参数检测方法及在接地故障区域定位方面的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及供配电网络区域对地参数的检测，还涉及供配电网络接地故障的区域 定位。
【背景技术】
[0002] 对地参数是供配电网络的重要的工频参数，及时准确掌握供配电网络的对地参数 是线路保护和线路状态监测的重要基础工作。目前，在线检测供配电网络对地参数的主要 目的是掌握系统的电容电流值，为消弧线圈调整档位提供依据。由于供配电网络日益庞大， 线路运行方式灵活多变，使供配电网络对地参数经常发生变化，及时准确掌握供配电网络 的对地参数，对于保障供配电网络的平稳安全运行具有重要意义。
[0003] 现在中压配电系统一般都采用小电流接地系统，一些有特殊要求的低压配电系统 也采用小电流接地系统。采用中性点经消弧线圈接地方式可降低供配电网络发生接地故障 时流过接地故障点的电流，有利于供配电网络的连续平稳供电，但是由消弧线圈产生的补 偿电流的加入，使早期普遍采用的利用零序电流的幅值和相位进行接地选线的规则失效， 为此国内外相关科研人员研究开发了多种途径的接地选线和定位方法，但到目前为止，实 际应用效果并不理想，尤其是对于高阻接地故障的选线和定位还没有很好的解决方案。由 于小电流接地系统在接地选线方面存在的问题，国内有些供配电网络改为采用中性点经小 电阻接地系统，目的是在系统出现接地故障时能够及时切除故障线路；但中性点经小电阻 接地系统如果出现高过渡电阻接地故障，由于接地电流小，保护可能拒动，所以也同样存在 接地选线定位的难题。接地选线定位已成为供配电网络提高供电质量的一个瓶颈，迫切需 要更准确、更有效的接地选线定位方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种供配电网络区域对地参数在线测量方法。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种供配电网络接地故障区域在线定位方法，该接地故 障区域在线定位方法是以本发明的供配电网络区域对地参数在线测量方法为基础实现的。
[0006] 同时本发明还提供一种供配电网络区域对地参数测量和接地故障区域定位装置， 该装置采用本发明的供配电网络区域对地参数测量方法和接地故障区域定位方法实现供 配电网络的区域对地参数测量和接地故障区域定位功能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的供配电网络区域对地参数测量方法如下：
[0008] 供配电网络区域对地参数测量方法一：
[0009] 在供配电网络中划定一个区域；
[0010] 针对所述区域，二相对地电压?Ιαε、?βΕ、Oce和区域对地电流?β与区域对地参数 (三相对地电导GEA、GEB、Gec和三相对地电纳BEA、B阴、B ec)之间存在以下关系：
[0011] Uae(Gea + jBEA) + IJbe(Geb + ]'Βεβ) t)CE(GEC + jBEC) = ?Ε
[0012] 以此关系为基础，将在同一时刻检测的三相对地电&?ΑΕ、?ΒΕ、（j ce和区域对地 电流iE作为已知量，区域对地参数作为未知量，可以形成求解未知的区域对地参数的方程；
[0013] 或以此关系为基础，在已知部分区域对地参数时，将在同一时刻检测的三相对地 电压?ΑΕ、（JBE、iiCE和区域对地电流一与已知的区域对地参数作为已知量，可形成求解 未知的区域对地参数的方程；
[0014] 由于三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、（Jce不是恒定不变的，在不同时刻测量三相对地电 压?ΑΕ、?ΒΕ、（Jce和区域对地电流^，使我们有机会获得求解未知的区域对地参数的满 足线性无关需要的方程组，通过对方程组求解，可计算出未知的区域对地参数。
[0015] 供配电网络区域对地参数测量方法二：
[0016] 针对所述区域，在所述区域不存在接地故障时，通常区域对地阻性电流远小于区 域对地容性电流，可以忽略阻性电流，设定区域三相对地电导GEA、GEB、GEC均为0,则前述的三 相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、iiCE和区域对地电流匕与区域对地参数之间的关系：
[0017] Uae(Gea + ]Bea) + IIBe(Geb + ]Beb) + UCE(GEC + jBEC) - \E
[0018] 变为求解三相对地电纳的关系式：
[0019] Uae · jBEA + Obe · jBEB + IJce jBEC = ?Ε
[0020] 在同一时刻检测三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、iJ CE和区域对地电流匕，将检测的结果 代入上述关系式可形成求解区域三相对地电纳Bea、Beb、Be。的方程；
[0021] 由于三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、，CjceF是恒定不变的，在不同时刻测量三相对地电 压?ΑΕ、?ΒΕ、iiCE和区域对地电流匕，使我们有机会获得求解区域三相对地电纳β εα、βεβ、 bec的满足线性无关需要的方程组，通过对方程组求解，可计算出区域三相对地电纳Βεα、Β εβ、 bec的值。
[0022] 供配电网络区域对地参数测量方法三：
[0023] 在所述区域范围内不存在接地故障时，离线或在线测量区域三相对地电 纳BEA、Beb、Bec ;由于区域三相对地电纳BEA、Beb、Bec为已知量，则前述的三相对地电压 tUi；、?ΒΕ、?(；Ε和区域对地电流。与区域对地参数之间的关系：
[0024] Uae(Gea + jBEA) + (Jbe(Geb + ]Βεβ) + (Jce(Gec + jBEC) = ?Ε
[0025] 变为求解区域三相对地电导的关系式：
[0026] Uae · Gea + Ube Geb + Oce · Gec = Ie - Uae · jBEA - ?ΒΕ jBEB - IJce · jBEC
[0027] 在同一时刻检测三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、区域对地电流i E，将检测的结果 代入上述关系式可形成求解区域三相对地电导GEA、GEB、Ge。的方程；
[0028] 由于三相对地电压?ΑΕ、iJBE、（Jce不是恒定不变的，在不同时刻测量三相对地电 压?ΑΕ、iiBE、Cjce和区域对地电流。，使我们有机会获得求解区域三相对地电导g ea、geb、 Gec的满足线性无关需要的方程组，通过对方程组求解，可计算出区域三相对地电导Gea、G eb、 Gec的值。
[0029] 供配电网络区域对地参数测量方法四：
[0030] 在供配电网络出现接地故障时，首先判断哪一相存在接地故障；
[0031] 假设已经确定供配电网络的C相出现接地故障，可设定A相和B相的区域对地电 导GEA、Geb为0,前述的三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、（J ce和区域对地电流匕与区域对地参数之 间的关系：
[0032] Uae(Gea + jBEA) + Ube(Geb + ]'Βεβ) + Uce(Gec + jBEC) - ?Ε
[0033] 变为求解C相对地电导Gec和区域三相对地电纳BEA、B eb、Bec关系式：
[0034] Uce · Gec + ?ΑΕ · jBEA + ?ΒΕ · j'Beb + Uce · jBEC = ?Ε
[0035] 在同一时刻检测三相对地电压?ιΑΕ、?ΒΕ、区域对地电流i E，将检测的结果 代入上述关系式可形成求解区域C相对地电导Gk和区域三相对地电纳Bea、Beb、B k的方程；
[0036] 由于二相对地电压〇ΑΕ、?βΕ、licE不是恒定不变的，在不问时刻测星二相对地电 压?ΑΕ、?ΒΕ、?(：Ε和区域对地电流。，使我们有机会获得求解区域c相对地电导G e。和区 域三相对地电纳βεα、βεβ、βκ的满足线性无关需要的方程组，通过对方程组求解，可计算出区 域C相对地电导Gec和区域三相对地电纳BEA、Beb、Bec的值。
[0037] 供配电网络区域对地参数测量方法五：
[0038] 在所述区域范围内不存在接地故障时，离线或在线测量区域三相对地电纳Βεα、 Beb、Bec ;在供配电网络出现接地故障时，首先判断哪一相存在接地故障；
[0039] 假设已经确定供配电网络的C相出现接地故障，可设定A相和B相的区域对地电 导gea、geb为〇,前述的三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、?(： Ε和区域对地电流匕与区域对地参数之 间的关系：
[0040] Uae (Gea + jBEA) + (Jbe(Geb + }Βεβ) + I) ce(Gec + )Bec) = ?ε
[0041] 变为求解C相对地电导Gec的关系式：
[0042] Uce · Gec = Ig - Uae · jBEA - ?ΒΕ · jBEB - Oce · jBEC
[0043] 在同一时刻检测三相对地电压?ΑΕ、??ΒΕ、tJ CE和区域对地电流匕，将检测的结果 代入上述关系式可形成求解区域C相对地电导Gec的方程，可计算出C相对地电导Gec。
[0044] 通过人为改变供配电网络的三相对地电压实现区域对地参数的检测：
[0045] 通过人为改变供配电网络中性点对地电压，可以改变三相对地电压 ?ΑΕ、?ΒΕ、?α;每改变一次三相对地电压?ΑΕ、（jbe、ii CE，测量一次三相对地电压 ?ΑΕ、?ΒΕ、ijCE和区域对地电流：^，可以形成求解未知的区域对地参数的方程；重复这一 过程，可获得求解未知的区域对地参数的满足线性无关需要的方程组；通过对方程组求解， 可计算出未知的区域对地参数。
[0046] 人为改变供配电网络中性点对地电压的方法可以是使一相导体接地；可以是使 一相导体通过电阻接地；可以是使一相导体通过电感接地；可以是使一相导体通过电容接 地；可以是在供配电网络中性点或人工中性点与地之间加入使供配电网络中性点对地电压 发生偏移的电压；可以是在供配电网络中性点或人工中性点与地之间加入电阻、电感或电 容；可以是使串接在供配电网络中性点或人工中性点与地之间的电阻、电感或电容的阻抗 发生改变；还可以是采用上述方法的组合。
[0047] 本发明的供配电网络接地故障区域定位方法是：
[0048] 在供配电网络中划定一个区域；
[0049] 针对所述区域，在供配电网络出现接地故障时，可以根据前述的"供配电网络区域 对地参数测量方法"检测所述区域的区域对地参数，根据检测得到的区域对地参数的值判 断区域范围内是否存在接地故障；
[0050] 或针对所述区域，在该区域不存在接地故障时，离线或在线测量该区域的全部或 部分区域对地参数，可以根据前述的"供配电网络区域对地参数测量方法"测量这些区域对 地参数；在供配电网络出现接地故障时，利用在所述区域不存在接地故障时检测的区域对 地参数和在供配电网络出现接地故障时测量的所述区域的三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、?(： Ε和区域对地电流iE，根据区域内三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、区域对地电流匕与区域对 地参数之间的关系：
[0051] Uae(Gea + jBEA) + (Jbe(Geb + ]Beb) + Uce(Gec + jBEC) = Ie
[0052] 判断所述区域是否存在接地故障；
[0053] 供配电网络接地故障区域定位方法一：
[0054] 针对所述区域，在供配电网络出现接地故障时，根据前述的"供配电网络区域对地 参数测量方法"测量区域对地电导，根据测量得到的区域对地电导的情况，判断所述区域范 围内是否存在接地故障。
[0055] 供配电网络接地故障区域定位方法二：
[0056] 在所述区域不存在接地故障时，离线或在线测量区域范围内三相对地电导Gea、 Geb、Gec和三相对地电纳Bea、Beb、B ec ;在供配电网络出现接地故障时，测量所述区域的三相对 地电压ι?ΑΕ、?ΒΕ、?〇^ρ区域对地电流iE;
[0057] 判断在所述区域不存在接地故障时测量得到的三相对地电导GEA、GEB、G ec和 三相对地电纳BEA、Beb、Bec与在供配电网络出现接地故障时测量得到的三相对地电压 ?ΑΕ、?ΒΕ、1)(^和区域对地电流iE是否符合关系式：
[0058] Uae(Gea + ]'Bea) + IJBE(GEB + ]'Βεβ) + Uce(Gec + jBEC) = ?Ε
[0059] 如果偏差较大，可确定该区域存在接地故障。
[0060] 供配电网络接地故障区域定位方法三：
[0061] 在所述区域不存在接地故障时，离线或在线测量区域三相对地电纳Βεα、Β εβ、Βε。；在 供配电网络出现接地故障时，测量所述区域的三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、?α和区域对地电 流?ε ;
[0062] 判断在所述区域不存在接地故障时测量得到的区域三相对地电纳Βεα、Βεβ、Β ε。与在 供配电网络出现接地故障时测量得到的三相对地电压?ΑΕ、?ΒΕ、（Jce和区域对地电流匕 是否符合关系式：
[0063] Uae ' JBea + Ube jBEB + Oce jBEC - ?Ε
[0064] 如果偏差较大，可确定该区域存在接地故障。
[0065] 供配电网络接地故障区域定位方法四：
[0066] 在所述区域不存在接地故障时，离线或在线测量区域三相对地电纳BEA、B eb、Bec ;
[0067] 在供配电网络出现接地故障时，根据前述的"供配电网络区域对地参数测量方法" 再次测量区域三相对地电纳BEA、Beb、Bec ;
[0068] 将前后两次测