一、所属领域

电气工程+配电网、故障选线、单相接地故障保护

二、项目介绍

1. 痛点问题

配电网80%以上的故障是单相接地故障，且大多数相间故障由单相接地故障发展而来。配电网络广泛采用中性点非有效接地系统，在发生单相接地故障时，故障电流较小，故障线路识别存在困难。迄今为止，还没有可靠、成熟的单相接地故障选线技术在现场运行。尽管国内外学者已投入了大量研究，提出了许多有意义的方法，由于工频法所依赖的工频信息较弱，而暂态法所依赖的暂态信息缺乏准确的物理意义，也难以实现精确的数学表达，且存在对过渡电阻敏感、“首容性”频带不固定等困难。因此目前仍然没有一个很好的办法来彻底解决这一问题。

2. 解决方案

本技术发明了一种配电系统的单相接地故障选线方法和配电系统的单相接地故障选线装置，其中，所述配电系统的单相接地故障选线方法包括：获取配电系统中所有馈线线路的零模电流行波,并根据所述零模电流行波确定参考线路；将所述参考线路的零模电流行波与所述所有馈线线路中除所述参考线路外的其他馈线线路的零模电流行波分别进行交叉小波变换计算得到多个时频集合，根据多个所述时频集合确定目标时频集合；在所述目标时频集合内，确定分别对应于所述所有馈线线路中的每条馈线线路的零模电流行波的多个初始波头，并根据所述多个初始波头确定故障线路。通过本发明的技术方案，可以有效地提高故障选线的准确性和可靠性。

使用本发明专利技术，可以生产适用于配电网变电站需求的单相接地故障选线装置，实现对馈线故障的监测和精准故障线路选择。

3. 竞争优势分析

根据公开资料及报告，国内目前生产配网单相接地故障选线装置的主流厂商的相关产品均采用暂态法选线原理，该方法所依赖的暂态信息缺乏准确的物理意义，也难以实现精确的数学表达，且存在对过渡电阻敏感、“首容性”频带不固定等困难。

本技术基于故障发生后的行波，物理意义清晰，可精确数学解析分析，因此不存在整定值设定困难的问题，特别是不受配电网中性点接地方式的影响，也不存在特征频带选择困难的问题。相比于暂态法，本技术的故障检测成功率和成熟度有质的提高。就成本而言，基于本技术研发的配电网单相接地故障选线装置，与前述基于暂态原理的产品基本相当。

清华大学电机系董新洲教授作为负责人的继电保护团队数十年一致致力于基于行波的故障检测、保护和测距技术研究，在超特高压输电线路行波保护、行波测距、行波测试仪器以及配电网行波选线等多领域均掌握着核心技术，并成功开展了合作产业化推广应用。

4. 市场应用前景

本技术产品的应用领域是10kV中压配电网，具有安装地点在10kV中压变电站，目标客户包括所有拥有10kV中压配电变电站的大型用户，比如国家电网公司、南方电网公司等大型供电企业，还包括石油、石化、煤矿、钢铁、铁路等不同行业的自营供电或发电厂。

5. 发展规划

目标市场规模：初略估计我国10kV中压变电站大约有5万座，每座变电站至少需要1套单相接地选线装置。

盈利模式：制造厂商采用直接出售单相接地选线装置的方式盈利。

6. 知识产权情况

已获得国家发明专利

三、合作需求

合作方应具备电力系统装备产业化生产和检测能力，应具备电网公司对投标单位所要求的相关资质和业绩，与电网公司具有良好的合作关系。

四、团队介绍

科研团队名称为“电力系统保护”，董新洲教授是团队负责人，成员包括正高级教师2名、副高级教师6名。继电保护是电力安全的第一道防线，我国电网已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网。本团队面向大规模交直流混联电网以及能源互联网，开展关键故障分析方法、检测手段、保护原理等基础研究，保持现有与英国Alstom公司、德国Siemens公司、南瑞集团、北京四方等国内外知名装备制造集团的紧密联系，突破核心故障检测及继电保护关键技术，并实现产业化、国际化；奠定我国在电力系统保护领域的国际领先地位，引领国际继电保护行业的发展。

团队主要研究方向包括：

1、大规模交直流混联电网故障分析；

2、新能源并网继电保护关键技术；

3、电力线路故障测距与定位；

4、电气设备故障检测及预防性保护；

5、阻断连锁故障蔓延的故障预警和主动保护；

6、面向大电网安全的系统保护。

在董新洲教授的领导下，团队系统性地创立了“基于小波变换的故障行波分析理论和行波保护技术体系”，所发明的电力线路行波保护和故障测距技术已成功应用于电力系统；提出了“基于动态信息的无通道保护和系统保护理论与技术”，无通道保护技术已在国内外实现产业化应用。先后获得两项国家技术发明奖二等奖。发表学术论文508篇，著译教材7部，获授权国内外发明专利122项。

五、联系方式

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn

成果编号：2022002

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