虽然配电网有环形接线,但一般工作在开环运行状态,只在倒闸操作时才会出现双电源同时供电,而这个过程一般很短,因此本文不考虑两端电源同时工作的情况。
比较式(1)和式(3),可以看出分段开关的状态会影响故障时的零序电压。比较图1和图2,可以看出分段开关的状态不会影响故障点前后线路上的零序电流相位关系。
综上,可以得出如下结论:
1)无论配电线路的供电方式如何,若假定变电站到线路末端负荷的方向为零序电流测量的参考方向,则从变电站出发到故障点的线路与剩余线路的零序电流相位相差180°。
2)线路上零序电流相位具有如下特点:①线路的结构、供电电源的位置不影响零序电流的相位关系;②零序电流相位关系和故障接地电阻大小无关;③故障点前后的零序电流相位相差180°,具有很强的抗干扰性。
2、基于矩阵描述的故障区段定位方法
2.1 网络信息描述
配电线路发生单相接地故障时,故障点前后的零序电流相位有着显著的特征。本文以零序电流的相位特征为基础,在线路上设置多个零序电流检测点(检测点一般根据线路长度、供电范围合理设置,一般分段开关、联络开关处要设置检测点),通过各检测点的零序电流特点,来判断故障所处区域。在图3所示配电网出线上设置4个测点C1、C2、C3、C4,将这条线路划分为4个区段。
定义网络描述矩阵AM×N,用来描述区段和测点之间的拓扑关系,其中M为区段数量,N为测点数量。定义矩阵A 中元素aij:以变电站指向线路末端的方向为正方向,若区段i 与测点j 相邻且位于测点下游则aij为1,若区段i 与测点j 相邻且位于测点上游则aij 为-1,若区段与测点不相邻则aij为0。即
网络描述矩阵可以根据测点安装位置事先设定好,当配电线路有延长需要增加测点时,可按照正常运行辐射网的情况,根据线路节点上下游的关系,补充添加该测点对应的网络描述矩阵行信息。
2.2 故障信息矩阵
发生单相接地故障后,各测点的零序电流信息通过GPRS无线通信手段获取。各测点的零序电流信息汇总到变电站后,以该条线路出线测点的零序电流相位为基准,该测点的故障信息标示为1。若其他测点相位与之一致,则标识为1;若其他测点的相位与之相差180°,则标识为0。形成故障信息矩阵C,C 为N 行1 列矩阵,Ci反映第i 个测点的零序电流信息。
若在图3,点f1发生单相接地故障,则形成的故障信息矩阵C=[1 1 0 0]T 。
若点f2发生单相接地故障,则形成的故障信息矩阵C=[1 1 0 1]T。