CN107179481A - 环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法 - Google Patents

环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，首先通过检测环形中性点不接地配电网的零序电压来判断是否发生单相接地故障；当发生单相接地故障时检测的各环线、馈线的零序电流；根据所有环线两端零序电流矢量和的特征来区分是环线还是馈线故障，若为环线故障，则通过比较各环线两侧零序矢量和的特征来判断哪条环线故障，若未馈线故障，则通过比较各变电站内所有馈线零序电流的方向来判断哪条馈线故障。本发明实现了环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线，提高了环形配电网运行的安全性和可靠性。

Description

环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法
技术领域
本发明属于电力***自动化技术领域，特别涉及了环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法。
背景技术
配电网单相接地故障选线一直是继电保护的一个难点。由于配电网发生单相接地故障时故障特征比较复杂，故障类型多，其故障分量相对而言又非常小，因此严重影响了接地故障选线的准确性。为此，大量电力工作者也提出了一些利用接地故障后的零序分量特征实现的选线方法。这些选线方法主要有：利用接地故障后的零序分量的特征构成的基于零序电流量的选线方法；基于零序能量分析的选线方法；基于小波分析的选线方法；基于注入信号特征的选线方法等。但是上述这些方法都是根据单电源辐射性配电网发生单相接地故障时的特征而提出的选线方法。
目前，随着我国智能配电网的不断发展，对配电网安全可靠运行的要求越来越高，配电网的结构也必然会随之而改变。而环形配电网也是今后我国配电网发展的一个重要方向，因此开展环形配电网单相接地选线方法的研究，对提高环线配电网运行的安全性可靠性具有重要的研究价值，为今后环形中性点不接地配电网的运行提高理论和技术支持。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，克服传统配电网单相接地故障选线的缺点，实现环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，包括以下步骤：
(1)根据环形配电网的结构，确定各线路是环线还是馈线，并进行编号，对于馈线，确定其所属的变电站；规定零序电流的正、负方向；
(2)通过检测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障，若发生了单相接地故障，则进行下一步；
(3)根据各线路零序电流检测值计算出某一时刻每条环线两端的零序电流矢量和，若所有环线两端的零序电流矢量和相加后为负，则判断为环线故障，否则判断为馈线故障；
(4)若为环线故障，找出两端的零序电流矢量和为负的环线，其中负向幅值最大的环线即为故障环线；
若为馈线故障，则以各变电站为单元进行故障馈线选择；当某个变电站内所有馈线的零序电流的流向均为正向时，则故障馈线不在该变电站内，当某个变电站内某条馈线的零序电流的流向为负向时，则该馈线即为故障馈线。
进一步地，在步骤(1)中，规定零序电流的正方向为母线流向线路，零序电流的负方向为线路流向母线。
进一步地，在步骤(2)中，当U0≥U0zd，判断为发生了单相接地故障，其中，U0为变电站内监测到的零序电压有效值，U0zd为零序电压整定值。
进一步地，在步骤(3)中，当满足：
且
则判断为环线故障；式中，为第i条环线两端的零序电流，M为环形配电网中的环线条数，为预设的启动电流I0·ZD。
进一步地，I0·ZD＝0.5A。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明是一种利用环形中性点不接地配电网环线和馈线发生单相接地故障时环线零序电流矢量和的特性不同而实现故障选线的新方法。本发明可有效解决环形中性点不接地配电网单相接地故障选线的问题，提高环形配电网运行的安全性和可靠性。本发明适用广泛，经验证，改变故障点的位置、电网参数、电网结构、故障点的阻抗等不会影响到本发明选线的准确性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是环形中性点不接地配电网示意图；
图3是环线L2上发生A相接地故障示意图；
图4-图6是环线L2上发生A相接地故障时1-6号环线检测点的零序电流图；
图7是馈线Sd9上发生A相接地故障示意图；
图8-图10是馈线Sd9上发生A相接地故障1-6号环线检测点的零序电流图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出了环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，如图1所示，具体步骤如下。
步骤1：根据环形配电网的结构，对线路属性进行设置。分别确定各线路是环线还是馈线，并进行编号；对于馈线确定所属的变电站，并分别对每个变电站内的馈线进行编号。规定容性零序电流方向由母线流向线路为正，由线路流向母线为负。
步骤2：通过检测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障，如果是则开始进行故障选线。
当U0≥U0zd时，判断为发生单相接地故障。其中U0为变电站内监测到的零序电压有效值；U0zd为零序电压整定值；
步骤3：利用各线路零序电流检测值计算出某一时刻环线上零序电流矢量和，如矢量和为负，则为环线线故障；反之，为馈线故障；
当为负向时判断为环线故障；为提高可靠性可根据实际情况整定一启动判据实现时可以设定一启动值I0·ZD。因此，当满足为负向，即与规定的电流正方向相反时，同时满足下述条件时判断为环线故障；否则判断为馈线故障：
上式中，为第i条环线两端的零序电流，M为环形配电网中的环线条数，下标H表示环线。
步骤4：若确定为环线故障，计算每条环线上两端的零序电流矢量和：
计算所有环线两端的零序电流的矢量和后，找出中方向为负的所有环线，在所有方向为负的环线中，负向幅值最大的一条环线就是故障环线。
步骤5：若确定为馈线故障，则以各变电站为单元来进行故障馈线选择；当某个变电站内所有馈线路的零序电流都是正向时，则故障馈线不在该变电站内。当某个变电站内某条馈线的零序电流为负向时，该馈线即为故障馈线。
下文通过实施例对本发明进行说明。
如图2所示的环形中性点不接地配电网，假设零序电压的整定值为10％额定相电压，当零序电压大于该值时认为发生了单相接地故障。设I0·ZD＝0.5A。
根据图2，线路L1～L3定义为环线。L1环线两侧的零序电流分别为1、2检测点检测到的零序电流；L2环线两侧的零序电流分别为3、4检测点检测到的零序电流；L3环线两侧的零序电流分别为5、6检测点检测到的零序电流；其它线路都定义为馈线；变电站1单元内的等效为馈线的检测零序电流分别有Sd1、Sd2、Sd3；变电站2单元内的等效为馈线的检测零序电流分别有Sd4、Sd5、Sd6；变电站3单元内的等效为馈线的检测零序电流分别有Sd7、Sd8、Sd9。
(1)环线L2上发生A相接地故障，如图3所示，此时满足：U0≥U0zd，开始选择故障线路。
根据环线上所有检测到的零序电流矢量，其中1～6号环线检测点的零序电流如图4～图6所示，其电流值如表1所示：
表1
1 2 3 4 5 6 矢量和
幅值/A 5.5 -2 -8 -6 0.5 2 -8
由上表可知，所有环线零序电流矢量和为-8A，因此判断为环线上发生单相接地故障。接下来分别计算各环线上的零序电流矢量和如表2所示：
表2
L1 L2 L3
幅值/A 3.5 -14 2.5
由表2可知，环线L2零序电流矢量和为负，可准确选出故障环线L2。
(2)馈线Sd9上发生A相接地故障，如图7所示，此时满足：U0≥U0zd，开始选择故障线路。
根据环线上所有检测到的零序电流矢量，其中1～6号环线检测点的零序电流如图8～图10所示，其电流值如表3所示：
表3
由表3可知，环线零序电流知矢量和为正7.2A，所以单相接地故障发生在馈线上。接下来分别计算各变电站内馈线零序电流的方向，如表4所示：
表4
Sd1 Sd2 Sd3 Sd4 Sd5 Sd6 Sd7 Sd8 Sd9
1 + + +
2 + + +
3 + + —
由表4可知，变电站1、2内所有馈线都为正，所以故障馈线不在变电站1、2内。变电站3的馈线Sd9方向与其它馈线零序电流方向相反为负。所以可以准确判断出是变电站3中的馈线Sd9发生了单相接地故障，准确选出故障线路。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据环形配电网的结构，确定各线路是环线还是馈线，并进行编号，对于馈线，确定其所属的变电站；规定零序电流的正、负方向；
(2)通过检测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障，若发生了单相接地故障，则进行下一步；
(3)根据各线路零序电流检测值计算出某一时刻每条环线两端的零序电流矢量和，若所有环线两端的零序电流矢量和相加后为负，则判断为环线故障，否则判断为馈线故障；
(4)若为环线故障，找出两端的零序电流矢量和为负的环线，其中负向幅值最大的环线即为故障环线；
若为馈线故障，则以各变电站为单元进行故障馈线选择；当某个变电站内所有馈线的零序电流的流向均为正向时，则故障馈线不在该变电站内，当某个变电站内某条馈线的零序电流的流向为负向时，则该馈线即为故障馈线。
2.根据权利要求1所述环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，其特征在于：在步骤(1)中，规定零序电流的正方向为母线流向线路，零序电流的负方向为线路流向母线。
3.根据权利要求1所述环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，其特征在于：在步骤(2)中，当U0≥U0zd，判断为发生了单相接地故障，其中，U0为变电站内监测到的零序电压有效值，U0zd为零序电压整定值。
4.根据权利要求1所述环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，其特征在于：在步骤(3)中，当满足：
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且
<mrow> <mo>|</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>H</mi> <mi>i</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>H</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mn>0</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>Z</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> </mrow>
则判断为环线故障；式中，为第i条环线两端的零序电流，M为环形配电网中的环线条数，为预设的启动电流I0·ZD。
5.根据权利要求4所述环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法，其特征在于：I0·ZD＝0.5A。
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