CN101598761B - 配电网小电流接地***故障选线方法 - Google Patents

Abstract

一种电力自动化技术领域的配电网小电流接地***故障选线方法，包括：安装并联中电阻、真空接触器、单相电压互感器和零序电流互感器；当配电网小电流接地***发生永久性接地故障时，在设定时间内投切并联中电阻，变电站各出线上的零序电流的相角发生变化；利用零序电流相角变化特征值，判定故障线路。本发明避免了现有故障选线方法在小电流接地***中应用上的不足，克服了配电网小电流接地***故障电流较小、不易判定故障的缺点，提高了故障定位准确性；该选线方法与电网***参数和接地故障类型无关，不受***干扰，故障选线准确性高，是小电流接地***中比较可靠的故障选线方法。

Description

配电网小电流接地***故障选线方法

技术领域

本发明涉及一种配电网变电站小电流接地***故障选线方法，特别适用于中性点经消弧线圈接地***，属于电力自动化技术领域。

背景技术

在6～66kV的配电网***中，中性点多采用经消弧线圈接地方式，该接地方式可以有效地抑制弧光接地故障，降低***的过电压水平，但由于消弧线圈的补偿作用，***发生接地故障时，故障电流较小，给故障选线带来了困难。目前，现有的故障选线原理多采用零序电流五次谐波法、小扰动法、暂态电流首半波法。由于配电网小电流接地***故障电流较小、电网结构复杂的特点，故障信号量复杂多变，判定方法过于简单，导致故障选线准确率较低。

经对现有技术领域的检索发现，中国专利申请号200510010793.6，记载了“一种消弧线圈接地***故障选线自适应方法”，采用零序电流和母线电压在故障时的变化特征，判定故障线路，利用数字仿真该方法可能有效，但实际电网中零序电流较小，外界干扰较大，故障选线准确率低。中国专利申请号200610038831.3，记载了“适用于快速自动消弧线圈接地***的选线新方法”，该方法采用暂态零序电流识别故障线路，当故障点的过渡电阻较大时，暂态电流很小，此时的故障选线准确率很低。中国专利申请号200810155794.3，记载了一种“适用于消弧线圈接地电网的选线方法”，该方法采用馈线的零序电流和消弧线圈补偿电流作为故障判定信号量，利用各馈线上信号特征值的正负判定故障线路，该方法仍然利用信号量较小的零序电流，在电网***受干扰的情况下，将出现信号特征值出现矛盾的情况，导致故障选线不准确。

上述现有技术采用传统的电气信号监测方法，在较简单的电网中，虽然能够对故障点接地电阻较小的接地故障进行准确选线，但在较为复杂的小电流接地***的实际使用中存在着一定的局限性，故障选线准确率较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种配电网小电流接地***故障选线方法，避免了现有故障选线方法在小电流接地***中应用上的不足，故障判定信号量较大，故障选线准确率较高，是小电流接地***中比较理想的故障选线方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及小电流接地***故障选线方法，包括以下步骤：

第一步、将并联电阻接在变压器中性点与地之间，与消弧线圈并联连接；真空接触器串联在并联电阻支路，控制并联电阻的投切；在中性点接单相电压互感器，测量中性点的电压；在变电站的母线各出线上接零序电流互感器，监测各线路零序电流的变化；

所述的并联电阻为功率电阻；所述的真空接触器为永磁结构的高压交流真空接触器；所述的单相电压互感器为电磁式单相电压互感器；所述的零序电流互感器为开口式零序电流互感器。

第二步、当配电网***发生永久性接地故障时，在设定时间内投切并联电阻；控制器测量中性点的电压及并联电阻投切前后母线上各条出线的零序电流；

所述的永久性接地故障的判定方法包括以下步骤：当配电网***的中性点电压高于30％配电网***的相电压，并且这种过电压状态在5秒内不能自行消除，则判定配电网***发生了永久性接地故障；

所述的设定时间为0.3-0.8秒。

所述控制器以PC104总线嵌入式模块、DSP模块为核心元件的智能装置。

第三步、控制器根据采样到的中性点电压和各出线的零序电流，利用故障线路判定方法实现故障选线。

所述的故障线路判定方法是指：

1)在发生接地故障时，首先计算各出线上的零序电流相角之差的特征值t_θ[m]：

$t_{\mathrm{\θ}}\left[m\right]=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\mathrm{\θ}}_I\right[m]-{\mathrm{\θ}}_I[i\left]\right|$

其中：N为母线上出线的总数值，m为小于等于N的正整数，θ_I[m]为第m条出线投切并联电阻前后的零序电流相角的差值，且：

θ_I[m]＝|θ₂[m]-θ₁[m]|，

其中：θ₂[m]为投切并联电阻后第m条出线段上的零序电流相角，θ₁[m]为投切并联电阻前第m条出线段上的零序电流相角；

2)然后选出N条出线段中的最大的特征值t_θ[x]以及次最大的特征值t_θ[y]，并标记该出线段分别为第x条出线段和第y条出线段，其中x和y为小于等于N的正整数；

3)当t_θ[x]和t_θ[y]满足

则认为母线发生接地故障；否则，则判定第x条出线为故障出线。

本发明借助并联电阻实现小电流接地***故障选线，克服了配电网小电流接地***故障电流较小、不易判定故障的缺点，提高了故障定位准确性；本故障选线方法通过并联电阻获取各出线的零序电流相角变化特征值，根据这一特征值进行故障判定，与电网***参数和接地故障类型无关，不受***干扰，故障选线准确性高，是小电流接地***中比较可靠的故障选线方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体的实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的配电网小电流接地***的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例包括以下步骤：

第一步、如图1所示，并联电阻4和真空接触器5串联后连接于变电站的变压器1的中性点与地线之间，单相电压互感器2连接于变电站的变压器1的中性点且与并联电阻4和真空接触器5相并联，消弧线圈3接在变压器1的中性点与地线之间，母线6的每一条出线上都安装了零序电流互感器7。

所述的并联电阻4的阻值随着***电压的不同而不同，并联电阻4的阻值为***相电压与10A电流的比值，例如：10kV***，***相电压为6062V，其并联电阻的阻值为606.2欧姆，该并联电阻4的电阻类型为功率电阻；

所述的真空接触器5为永磁结构的高压交流真空接触器，当电网***发生单相接地故障时，及时的投切并联电阻4；所述的单相电压互感器2为用于测量的电磁式单相电压互感器，测量***的中性点电压；所述的零序电流互感器7为用于测量的开口式零序电流互感器，当电网***发生单相接地故障时，测量各出线的零序电流；所述的消弧线圈3为调匝式、调容式或高短路阻抗式消弧线圈。

第二步、当***的中性点电压高于30％***相电压5秒后***的过电压状态并未消除，则判定***发生了永久性接地故障；然后投切并联电阻4，并联电阻4的投切时间为0.5秒；控制器根据采集到的各出线上的零序电流信号，进行故障线路判定；

所述的控制器以PC104总线嵌入式模块、DSP芯片为核心元件的智能装置。

第三步、若出线有15条线路，计算各出线并联电阻4投切前后的零序电流相角之差θ_I[m]，θ_I[1]、θ_I[2]、...θ_I[15]，而后计算出15出线并联电阻4投切前后的零序电流相角之查的特征值t_θ[1]、t_θ[2]、...t_θ[15]，其中t_θ[5]为最大值、t_θ[9]为次最大值；

计算t_θ[5]]与t_θ[9]的比值，如果比值在(0.9，1.1)区间内，则判定母线发生接地故障，否则判定5号出线为故障线路。

本实施例与现有的故障选线方法相比，本实施例通过借助并联电阻，取得较大的故障信号特征值，故障判定原理直观，并且判定方法不受***参数的限制和信号的干扰，故障选线准确率较高。

Claims (7)

1.一种配电网小电流接地***故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、将并联电阻接在变压器中性点与地之间，与消弧线圈并联连接；真空接触器串联在并联电阻支路，控制并联电阻的投切；在中性点接单相电压互感器，测量中性点的电压；在变电站的母线各出线上接零序电流互感器，监测各线路零序电流的变化；

第二步、当配电网***发生永久性接地故障时，在设定时间内投切并联电阻；控制器测量中性点的电压及并联电阻投切前后母线上各条出线的零序电流；

第三步、控制器根据采样到的中性点电压和各出线的零序电流，利用故障线路判定方法实现故障选线；

第三步中所述的故障选线判定方法是指：

1)在发生接地故障时，首先计算各出线上的零序电流相角之差的特征值t_θ[m]：

$t_{\mathrm{\θ}}\left[m\right]=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\mathrm{\θ}}_I\right[m]-{\mathrm{\θ}}_I[i\left]\right|$

其中：N为母线上出线的总数值，m为小于等于N的正整数，θ_I[m]为第m条出线投切并联电阻前后的零序电流相角的差值，且：

θ_I[m]＝|θ₂[m]-θ₁[m]|，

其中：θ₂[m]为投切并联电阻后第m条出线段上的零序电流相角，θ₁[m]为投切并联电阻前第m条出线段上的零序电流相角；

2)然后选出N条出线段中的最大的特征值t_θ[x]以及次最大的特征值t_θ[y]，并标记该出线段分别为第x条出线段和第y条出线段，其中x和y为小于等于N的正整数；

3)当t_θ[x]和t_θ[y]满足

时，则认为母线发生接

地故障；否则，则判定第x条出线为故障出线。

2.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第一步中所述的并联电阻为功率电阻。

3.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第一步中所述的单相电压互感器为电磁式单相电压互感器。

4.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第一步中所述的零序电流互感器为开口式零序电流互感器。

5.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第二步中所述的永久性接地故障的判定方法为：当配电网***的中性点电压高于30％配电网***的相电压，并且这种过电压状态在5秒内不能自行消除，则判定配电网***发生了永久性接地故障。

6.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第二步中所述的设定时间为0.3-0.8秒。

7.根据权利要求1所述的配电网小电流接地***故障选线方法，其特征是：第二步中所述的控制器是指以PC104总线嵌入式模块、DSP芯片为核心元件的智能装置。

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