CN104375061A - 一种配电网间歇性接地故障检测*** - Google Patents

一种配电网间歇性接地故障检测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了输配电领域的一种配电网间歇性接地故障检测***，其通过预警***检测出异常零序电流后启动报警，再通过异常零序电流检测***判断异常零序电流是否为冲击电流始终存在，并在零序电流被判定为非冲击电流时进行相应的常规保护跳闸，在零序电流被被判定为冲击电流后，通过冲击电流检测***，检测冲击电流短期消失后是否在一定时间内重复出现，如果冲击电流在短期消失后又在一定时间内重复出现，则冲击电流检测***判定配电网存在间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大。其技术效果是：避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。

Description

一种配电网间歇性接地故障检测***
技术领域
本发明涉及输配电领域的一种配电网间歇性接地故障检测***。
背景技术
随着城市中电缆线路的比例增加，中性点接地***已成为配电网主流。部分接地故障导致中性点接地电阻烧毁、中性点电流互感器(CT)损坏甚至全站停电的严重事故：当配电网发生间歇性接地故障时，由于接地电流较小，并且具有瞬时性的特点，造成出线零序电流保护不动作，不能切除故障线路，使配电网长期处于异常运行状态。接地电阻长期处于异常工作状态，会出现发热的现象，甚至烧毁烧断。有分析显示现场工作的部分接地电阻由于各种原因发生了损伤，但是在正常运行状态下，并不能检测出接地电阻故障，一旦发生接地电阻发热以后，对于丧失了热稳定性电阻的电阻值将升高，甚至会出现接地电阻或CT烧毁，造成保护动作。在多段或分段母线***中，分段断路器自切合闸后，后加速保护由于故障的间歇性也不会动作，这将会使故障扩大进而引起全站停电的重大事故。对于配电网间歇性接地故障的检测***主要有速断保护配合自适应***和反时限保护***，前一种***存在***改造难度大、设备灵敏度差和逻辑复杂等问题；后一种***对故障电流持续时间有要求，时间阀值难以整定，也不能做出很好判断。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种配电网间歇性接地故障检测***，其可以避开间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
实现上述目的的一种技术方案是：1.一种配电网间歇性接地故障检测***，包括：
预警***：用于在0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，并逐一和KImpluse进行比较，如果在0.02秒内配电网中接地电阻的电流增量的值di/dt大于KImpluse的次数大于10次，则发出预警信号，其中KImpluse为配电网中出现冲击电流的阈值；
异常零序电流检测***：用于在收到所述的预警信号后，在2秒内记录100个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，并在配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数达到10次时，判断配电网中出现冲击电流，并发出一个冲击电流检测启动信号；，其中Kback为冲击电流回落的阈值；
冲击电流检测***：用于在收到冲击电流检测启动信号后，以2s为一个检测周期继续对冲击电流进行10分钟的检测并计数，并在出现第二次冲击电流时判定配电网中出现间歇性接地故障。
进一步的，所述异常零序电流检测系在在收到所述的预警信号后，若在2秒内检测配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值小于KBack的次数小于等于10次，判定配电网中出现三相负荷不平衡或者永久性故障。
进一步的，所述预警***、所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***均设有录播仪，对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值进行检测。
进一步的，所述冲击电流检测***在10分钟的检测到的冲击电流小于2次则判定配电网中的接地故障为瞬时故障。
进一步的，该***中还设有一个用于对配电网中的接地电阻的表面温度进行测量的测温***，若所述测温***检测到所述接地电阻表面的温度大于等于阈值温度时，则立即判断配电网出现接地故障，并发出启动预警***的信号。
进一步的，所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***同时连接后台控制***。
进一步的，所述预警***、所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***均通过电流互感器和电压互感器采集配电网中单相瞬时电流增量的值di/dt，并采用IEC 61850-9-1点对点以太网的通信方式，采集配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt。
采用了本发明的本发明的一种配电网间歇性接地故障检测***的技术方案，即通过预警***检测出异常零序电流后启动报警，再通过异常零序电流检测***判断异常零序电流是否为冲击电流始终存在，并在零序电流被判定为非冲击电流时进行相应的常规保护跳闸，在零序电流被被判定为冲击电流后，通过冲击电流检测***，检测冲击电流短期消失后是否在一定时间内重复出现，如果冲击电流在短期消失后又在一定时间内重复出现，则冲击电流检测***判定配电网存在间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大。其技术效果是：避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
附图说明
图1为本发明的一种配电网间歇性故障检测***的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
对于经中性点接地的配电网，当配电网中发生周期性单相间歇性接地故障时，配电网电压高于某值时，配电网中的故障点对地导通，故障电流发生；当电压降至一定值时，因配电网电压在此瞬时不能击穿绝缘介质(一般为空气)，此时配电网中的故障点对地不导通，故障消失；当在这一周波内电压再次高过绝缘介质击穿点时，配电网中的故障点再次导通，故障点导通而产生的电流基本上只含有工频分量，没有高频分量。此时故障兼具了周期性、间歇性和冲击性等特点。其流经中性点的接地电阻的电流有效值约为400A，与故障实际较相似。
对于经消弧线圈接地的配电网，间歇性接地故障发生期间的中性点电压波形及经消弧线圈的电流。每次故障点导通的间隔大约是十几个周波。由于间歇性故障间隔时间相对较长，并且存在补偿电流的关系，在故障间隔时间内，故障点电压逐步衰减，且衰减时间足够，从而降低了故障相上的最大恢复电压的数值，使电弧重燃不致引起高幅值的过电压。但是故障点由于其本身特性，在熄弧的半波时间内，故障点的接地电阻可把配电网上的电荷几乎完全泄漏掉，所以其电压衰减过程相对极短，不会明显衰减波形，而电弧重燃也不会引起高幅值的过电压。
采用中性点接地***的配电网的间歇性接地故障其主要特性为：其有效值不高且持续时间短，故障电流具有冲击性及间歇性。
由于故障电流不能满足整定值要求，***零序电流保护不会动作，其保护单元的阈值将不断地触发、返回，而故障电流和电压将一直存在于***中。因此，在针对间歇性接地故障时，可针对其间歇性接地故障电流的冲击性和间歇性的特性来采取相应方案以实现对间歇性接地故障的准确识别进而进行保护。
本发明的一种中性点接地的配电网间歇性接地故障判断***中以动态增量作为判据，判断配电网中是否发生间歇性接地故障。本发明中所述动态增量的配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt或单相瞬时电压增量的值dv/dt，利用单相短路瞬时冲击电流的特性捕捉间歇性接地故障的信号，观测配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt或单相瞬时电压增量dv/dt的值是否发生突变。基于此该***中设置KImpluse及KBack作为冲击电流出现及回落的阀值。以配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt为例对该***进行说明：
本发明的一种配电网间歇性接地故障检测***包括：
预警***1：用于在一个周波，即0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，得到24个单相瞬时电流增量di/dt的值，进入预警判断步骤。该步骤以及下面所有步骤中，其对配电网中配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值的部位在配电网的接地电阻处。
如配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值高于KImpluse的次数N1大于等于10次，即代表半个周波发生突变，则可判定此周波内出现了异常零序电流则发出预警信号。为了对接地故障进行识别及防止误跳，预警***并不对配电网进行任何操作。
异常零序电流检测***2：用于在收到检测信号后，记录配电网定时保护整定值内的对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值，比如在2秒内记录100个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值，如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值小于KBack的次数N2大于等于10次，则判断配电网中存在冲击电流，并发出一个冲击电流检测启动信号。如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值小于KBack的次数N2小于10次，则判定判定配电网出现三相负荷不平衡或者永久性故障，进入常规保护步骤，切除配电网中的故障线路，使***恢复正常。
冲击电流检测***3：用于在收到冲击电流检测启动信号后，对配电网进行持续周期为10分钟的观测，并按照和异常零序电流检测***一样的方式，对配电网中出现冲击电流的次数N3进行计数，每出现一次冲击电流计数一次。若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内未达到冲击次数，比如2次，则判定配电网运行正常，若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内达到或超过冲击次数，比如2次，则启动间歇性接地故障保护，对所在配电网电流进行采集筛选，并将存在间歇性接地故障的线路与配电网隔离，保护动作跳闸。
此外，该配电网间歇性接地故障检测***中，还设有温度检测***4，用于对配电网中接地电阻表面温度进行测量，只有当接地电阻表面温度大于阈值温度时，才发出启动信号，启动预警***1，以保证对于配电网中间歇性接地故障的适时响应。
此外，本发明中异常零序电流检测***2和冲击电流检测***3同时连接后台控制***5，以备后台控制***5进行远程监测。
预警***1、异常零序电流检测***2和冲击电流检测***3均通过电流互感器和电压互感器采集配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，并采用IEC 61850-9-1点对点以太网的通信方式，采集配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt。
同时，配电网中接地电阻电阻温度、电流和电压可以显示在移动设备的屏幕上显示实时，使巡视人员对接地电阻的运行状况一目了然，进入菜单可查看之前的故障信息和波形图，大大提高了工作效率，也方便了巡视工作。
本发明的一种配电网间歇性接地故障检测***逻辑在于：检测出冲击电流后***启动报警，配电网继续保持现有运行状态。如冲击电流始终存在则可判定并非间歇性接地故障，进行相应的常规保护跳闸，故障排除后返回正常状态；如冲击电流短期消失后且在一定时间内反复出现，可判定是间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大，剩余的***经检测正常则返回正常状态；如冲击电流消失且一定时间内并未多次出现或没出现，则判定是瞬时故障，***返回正常状态。
本发明的一种配电网间歇性接地故障检测***针对配电网间歇性接地故障电流有效值不大且具有冲击性和间歇性的特点，提出动态增量判据；并结合微机管理***，提出一种新的配电网间歇性接地故障检测***。该***避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：包括：
预警***：用于在0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，并逐一和KImpluse进行比较，如果在0.02秒内配电网中接地电阻的电流增量的值di/dt大于KImpluse的次数大于10次，则发出预警信号，其中KImpluse为配电网中出现冲击电流的阈值；
异常零序电流检测***：用于在收到所述的预警信号后，在2秒内记录100个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，并在配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数达到10次时，判断配电网中出现冲击电流，并发出一个冲击电流检测启动信号，其中Kback为冲击电流回落的阈值；
冲击电流检测***：用于在收到冲击电流检测启动信号后，以2s为一个检测周期继续对冲击电流进行10分钟的检测并计数，并在出现第二次冲击电流时判定配电网中出现间歇性接地故障。
2.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：所述异常零序电流检测系在在收到所述的预警信号后，若在2秒内检测配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数小于等于10次，判定配电网中出现三相负荷不平衡或者永久性故障。
3.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：所述预警***、所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***均设有录播仪，对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量di/dt的值进行检测。
4.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于:所述冲击电流检测***在10分钟的检测到的冲击电流小于2次则判定配电网中的接地故障为瞬时故障。
5.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：该***中还设有一个用于对配电网中的接地电阻的表面温度进行测量的测温***，若所述测温***检测到所述接地电阻表面的温度大于等于阈值温度时，则立即判断配电网出现接地故障，并发出启动预警***的信号。
6.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***同时连接后台控制***。
7.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测***，其特征在于：所述预警***、所述异常零序电流检测***和所述冲击电流检测***均通过电流互感器和电压互感器采集配电网中单相瞬时电流增量的值di/dt，并采用IEC 61850-9-1点对点以太网的通信方式，采集配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt。
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