CN107728000A - 一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 - Google Patents
一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107728000A CN107728000A CN201710405146.8A CN201710405146A CN107728000A CN 107728000 A CN107728000 A CN 107728000A CN 201710405146 A CN201710405146 A CN 201710405146A CN 107728000 A CN107728000 A CN 107728000A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- current
- value
- increment
- ground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000010187 selection method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 52
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 8
- 241001269238 Data Species 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 29
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- IXSZQYVWNJNRAL-UHFFFAOYSA-N etoxazole Chemical compound CCOC1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1C1N=C(C=2C(=CC=CC=2F)F)OC1 IXSZQYVWNJNRAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010615 ring circuit Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本发明的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，包括⑴测算比较零序电流突变量大于设定值否或者接地相电流突变量大于非接地相该量的k1S倍否，定性判别疑似接地或漏电是否发生；⑵测算比较某相次暂态相地增量电流大于对应设定值和大于其它两相K1S倍否，决定是否累加疑似故障次数；⑶测算比较后暂态该相相地增量电流值分别大于其它两相该值K2S倍否，初判是否接地线路接地相，或者按3秒内的次暂态故障次数判别是否间歇性漏电线路漏电相；⑷测算故障后第8周两个非故障相的半周相地增量电流相位差或三相该电流，用作双重防误判别；⑸检测比较故障5秒后的接地相相地增量电流值大于非接地相该值KHS倍否，监测故障是否持续。
Description
技术领域
本发明涉及配电网小电流接地选线方法，特别是涉及一种基于五时态相地增量电流 的小电流接地防误选线方法。
背景技术
在现有的配网小电流单相接地典型监测技术方法当中，存在着如下问题：
1、传统的监测技术是将同一电源母线不同分支线路在接地故障后的稳态零序电流 值和功率方向进行比较，将零序电流幅值最大和零序功率方向由线路指向母线的线路判 为故障线路。这种技术在以往没有装备消弧线圈的配网线路中原理上可以使用，但在配网中装备消弧线圈以后，同一电源母线不同分支线路在接地故障的后稳态零序电流幅值相近、零序功率方向相同，这种传统监测技术就难以区分故障线路与非故障线路。
2、零序电流突变量比较法解决了装备消弧线圈的配网在同一母线的多路辐射线路 之间发生单相接地的选线问题，但在合环网的相邻线路接地或者出现图3(a)所示的操作性扰动振荡零序电流和图4(a)所示的诱发性扰动振荡零序电流时，存在着对非接地 线路的误判误报问题。
3、基于相电流突变量的配网单相接地故障区段定位方法是考虑辐射线路没有电压 信号源，利用三相电流突变量相似系数比较法+故障线路沿线监测点标识法判别故障区段。该方法理论上可以适用于同一母线下的多分支辐射线路，但其中仅采用对相电流突 变量数学求导的办法来区分负荷变化与单相接地，难以辨别例如变压器励磁涌流与含有 非周期分量单相接地电流的区别；采用根据现场不同情况设置和求取三相电流突变量谐 波比例及相似系数的办法不适于电压趋零相位单相接地，且应用起来也比较复杂；而对 于出现图3(b)所示的操作性扰动振荡相电流突变量和图4(b)所示的诱发性扰动振 荡相电流突变量时，同样存在着对非接地线路的误判误报问题。
4、电源中性点低电阻结合母线三相金属性接地软开关的智能接地配电***可以有 效抑制持续性低阻单相接地可能引起的谐振过电压，但该***采用传统的阶段式零序电 流保护进行接地选线不适用于高中阻单相接地，且该方案须将众多的配网电源变压器的 三角形接线改造为星形接线，其方案实施的成本高昂。
5、其它低频信号注入法小电流单相接地检测技术对于低阻接地的检测效果也较好， 但也不适用于高中阻单相接地，且需增加中压信号注入设备，一方面存在着对配网线路 一定程度的低频电流冲击，另一方面也给配网现场带来了新增中压设备安全管理风险和 工程实施的麻烦。
6、利用小波分析的接地检测技术易在负载波动时误判误报；行波故障定位技术在检测单一线路单相接地的理论效果较好，但尚不适合结构复杂的配电网。
综合归纳现有接地监测的相近技术方法所存在的问题，其中最为主要的是误判误报 概率高；根据研究分析，根本原因是所有这些判别方法所用接地特征的时态信号单一，难以辨识真伪单相接地。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提供一种适用于包括合环线路在内的现代配电网小 电流接地自动选线方法，在有效解决接地自动选线问题的同时，兼顾对于真伪小电流接地的防误判别，实现对于小电流接地选线的准确性和可靠性要求。
技术方案：一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，包括如下步 骤：
⑴将各监测点电流互感器二次出线与对应接地监测器的电流采样回路相连接；⑵测 算比较零序电流突变量大于设定值否或者接地相电流突变量大于非接地相该量的k1S倍否，定性判别疑似接地或漏电是否发生；⑶测算比较某相次暂态相地增量电流大于对应 设定值和大于其它两相K1S倍否，决定是否累加疑似故障次数；⑷测算比较后暂态该相 相地增量电流值分别大于其它两相该值K2S倍否，初判是否接地线路接地相，或者按3 秒内的次暂态故障次数判别是否间歇性漏电线路漏电相；⑸测算故障后第8周两个非故 障相的半周相地增量电流相位差或三相该电流，用作双重防误判别；⑹检测比较故障5 秒后的接地相相地增量电流值大于非接地相该值KHS倍否，监测故障是否持续。
进一步的，所述步骤⑵包括如下步骤：
(2.1)实时测算当前时刻之前第2周期的三相全周电流采样绝对值的累加值：当该值大于零时，直接测算零序电流 突变量和三相电流突变量：i0k-i0k-2N＝Δi0k、iAk-iAk-2N＝ΔiAk、iBk-iBk-2N＝ΔiBk、iCk-iCk-2N＝ΔiCk； 当该值不大于零时，先采用矢量解析法求出对称分量iASk、iBSk、iCSk，再计算三相电流突变量和零序电流突变量：iAk-iASk＝ΔiAk、iBk-iBSk＝ΔiBk、iCk-iCSk＝ΔiCk、ΔiAk+ΔiBk+ΔiCk＝Δi0k；(2.2)先将零序电流突变量与该量的设定值i0S相比较，当出现|Δi0k|>i0S时，就定性判为故 障发生，记此时刻k＝0、t＝0并开始采样次数和时间的累加，并储存k＝-2N至k＝1及以 后的所有采样数据；然后转到所述步骤⑶；当|Δi0k|<Δi0S时，转而分别将三相电流突变 量ΔiAk、ΔiBk、ΔiCk与该量的设定值i1S相比较，当某相该值大于该设定值并且该相电流 突变量大于其它两相该量的k1S倍时，就定性判为故障发生，记此时刻k＝0、t＝0并开始 采样次数和时间的累加，并储存k＝-2N至k＝1及以后的所有采样数据；然后转到所述步骤⑶；
其中，N为每工频周期的采样次数，k为从发生故障开始的采样序号，t为从发生故障开始的计时，iAk、iBk、iCk分别为第k个A、B、C相电流采样值，IAQ、IBQ、ICQ分 别为当前时刻之前第2周期A、B、C相的全周电流采样绝对值的累加值，i0k为第k个 零序电流采样值，i0k-2N为第k个序号之前两个工频周期的零序电流采样值，iAk-2N、iBk-2N、 iCk-2N分别为第k个序号之前两个工频周期的A、B、C相电流采样值。
进一步的，所述步骤⑶包括如下步骤：
(3.1)计算三相次暂态时段内的相地增量电流绝对值的累加值 (3.2)若IAG1或IBG1或ICG1大于设定值I1S，就比较 三相该累加值，当某相该值大于其它两相该值K1S倍时，就对应置LA＝1或LB＝1或LC＝1、 从T＝0开始逐次累加；若不符合累加值大于设定值I1set或者某相该值不大于其它两相该 值K1S倍的条件，则程序返回；
其中，LA、LB、LC分别为A、B、C相漏电标志位，T为漏电累加次数。
进一步的，所述步骤⑷包括如下步骤：
(4.1)用故障分量算法测算后暂态三相电流采样相地增量电流；(4.2)计算该增量绝对 值的累加值(4.3)比较三相该累加 值，当某相该值分别大于另两相该值的K2S倍时，就将该项的故障标志位置位，初选该相为故障线路故障相；当某相该值不分别大于另两相该值的K2S倍时，若符合t＝3秒和 T≥3的条件，则判对应于LA＝1或LB＝1或LC＝1的相别为发生间歇性漏电的故障线路故 障相，若不符合t＝3秒和T≥3的条件，则程序返回。
进一步的，所述步骤⑸包括如下步骤：
(5.1)判为接地故障时，计算并将故障后第8工频周期的非故障相的半周相地增量电 流与对应设定值I8S相比较；(5.2)当该增量大于该设定值时，计算两个非故障相的相地增量电流初相位和两者的相位差Δθ8，程序导入相位差比较段；否则导入该增量的三相 比较段；(5.3)当程序导入相位差比较段时，将Δθ8与设定角度值θ8S相比较，当|Δθ8|小 于θ8S时，就确认所选相为故障线路故障相；当|Δθ8|不小于θ8S时，则确认为非接地或 非漏电故障，程序返回；(5.4)当程序导入该增量的三相比较段时，分别计算故障后第8 周的故障相与非故障相的半周相地增量电流并将两者进行比较；当故障相该电流大于非 故障该电流K8S时，就确认为接地或漏电故障；否则程序返回。
进一步的，所述步骤⑹包括如下步骤：
由各发出故障报告的接地监测器进行后续故障状态监测：(6.1)故障5秒后计算三相 电流采样累加值其中下标j为故障5秒后开始累加的采样次数；(6.2)计算故障5秒后的相地增量电流值IAH-IAQ＝IAGH、IBH-IBQ＝IBGH、 ICH-ICQ＝ICGH；(6.3)比较三相相地增量电流值，当检测到故障相该值分别大于另两相该值 的KHS倍时，就报告接地或漏电故障持续；否则待连续检测3秒都不出现接地相相地增 量电流值大于另外两相该值KHS倍的状况时，就报告接地或漏电故障消失。
进一步的，所述相地增量电流的计算值为采样增量绝对值的累加值，包括将其计算 为半周均值、全周均值、幅值或者有效值。
有益效果：本发明与现有的小电流接地监测方法相比，具有以下基本效果：
其一、以在信号强度相对大的次暂态和后暂态相地增量电流作为基本判据信号源， 使得本发明适用于包括合环线路在内的各种结构配网在同一中压电气连接的不同区间 的所有电压相位下所发生的高、中、低阻单相接地；
其二、所用判据信息全面丰富，又因接地线路接地相次暂态相地增量电流一般大于 零序增量电流，使得本发明可适应的单相接地阻值范围相应提高；
其三、本发明不仅适用于连续性和非连续性工频波的单相接地，也能够适用于形如 图5所示的周期性或者非周期性非全周工频波的单相接地，使得由环境、天气和受热老化等原因引起绝缘损坏所导致的漏电和接地能够早期发现。图5中，镰刀波为非全周工 频波，其在绝缘损坏初期呈现非周期性镰刀状间歇波，之后逐渐发展成为周期性镰刀状 间歇波、周期性镰刀波与全工频波相间，再继续发展就成为全周期性全工频连续波。
其四、本发明兼有对于真实和疑似小电流接地的多重防误判别功能，使得小电流接 地选线的可靠性和准确性有了本质的提高。
附图说明
图1为本发明的实施程序框图，图中：Δi0、Δi0S为零序电流突变量及其过限定值；ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1和i1S分别为相地电流突变量及其过限设定值；IAG1、IBG1、ICG1、I1S分 别为次暂态三相相地增量电流及其过限设定值；IAG2、IBG2、ICG2分别为后暂态三相相地 增量电流值；IAG8、IBG8、ICG8、I8S分别为故障后第8工频周期的非故障相半周相地增量 电流及其过限设定值；Δθ8、θ8S分别为对应两个非接地相的半周相地增量电流的相位差 及其对应设定值；k1S、K1S、K2S、K8S、KHS分别为故障相相对于非故障相在瞬态、次 暂态、后暂态、过渡态、后稳态的相地增量电流倍率设定值。
图2为简化配网模型及其在合环线路的G点在C相电压幅值相位时发生接地的次暂态三相相地增量电流及零序增量电流幅值与极性分布图；在图2中，电源变压器10kV 侧为实际配网中广泛使用的三角形接线，P00为该侧开关及其监测点编号；R11、R21 分别为环网出线开关及其监测点编号；R12与R13、R14与R15分别为环网柜的进出线 开关及其监测点编号；B31、B32分别为辐射线路的出线开关和分支开关及其监测点编 号；EPLG为除了图中所标合环线路和辐射线路以外所有等效并联线路对地电容之和； XHQ为接于Z接线接地变压器下的消弧线圈，消弧线圈的过补偿度为10％。
图3(a)、图3(b)分别为图2简化配网模型在对开环线路送电时由于三相非同时 合闸而引起的操作性扰动振荡在B31点所监测到的零序增量电流和三相相地增量电流 仿真波形。
图4(a)、图4(b)分别为图2简化配网模型因为在辐射线路发生避雷器泄放雷电 荷而引起的诱发性扰动振荡在P00点所监测到的零序增量电流和三相相地增量电流仿 真波形。
图5为图2简化10kV配网模型的相地电容在150μF以内的大、中、小型配电网发 生绝缘损坏初始阶段单相接地的零序增量电流和接地相的相地增量电流仿真波形。
图6为简化10kV配网模型在合环线路C相的G点在电压幅值相位时发生10kΩ过 渡电阻单相接地在电源和各路母线出线开关P00、R11、R12、R21、R31监测点的五时 态三相相地增量电流仿真波形图。
图7为图2简化10kV配网模型在合环线路C相的G点在电压零值相位时发生10kΩ过渡电阻单相接地的R11、R12点的三相相地增量电流仿真波形图。
图8为合环线路A相G点10kΩ过渡电阻小电流接地时分频振荡最严重的R12监测 点在3秒内的三相相地增量电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
1.构建本发明的小电流接地监测***：
如图2所示，在配网中各电源开关、出线开关、环网线路各开关、辐射线路各开关等处监测点安装本发明所配套接地监测器，将各路开关的三相电流互感器、零序电流互 感器分别与该处的接地监测器相连接；各监测点的接地监测器与该处共用的通信器相连 接、各通信器与中心通信器相连接、中心通信器与中心监控器相连接，组成图2中所示 配网的小电流接地监测***。
2.设定接地监测器的故障选线所涉及五时态相关定值：
按照覆盖高、中、低阻小电流接地或者漏电故障及兼顾合环线路最小分流比的定值 设定原则，将图2配网模型中的小电流接地或者漏电故障选线的五时态相关定值设定为： i0S＝0.1A、i1S＝0.15A、k1S＝1.5、I1S＝5A、K1S＝1.5、K2S＝1.3、I8S＝4A、θ8S＝60°、K8S＝1.2、 KHS＝1.2。
3.本发明在图2所示合环线路C相G点发生10kΩ过渡电阻接地时的工作过程：
当G点发生C相10kΩ过渡电阻单相接地时，网上各监测点处的三相次暂态相地增量电流和零序增量电流的大小关系及方向如图2中各对应监测点处的箭头所示；其中电 源监测点、合环线路的P00、R11、R12、R21监测点和辐射线路出线B31监测点在五时 态的相地增量电流仿真波形如图6所示。各监测点的监测器工作过程为：
G点所汇集的全配网非接地相的相地增量电流从接地电阻流入C相线路以后，从两个方向分别流向母线：一路经过R11监测点流向母线和电源，另一路经过R12、R13、 R14、R15和R21等监测点流向母线和电源，两回路次暂态相地电流在环网以内以接地 电阻与合环线路C相导线的接触点为界，流向相反。
R11监测点至母线的路径短、线路阻抗小，流向参考电源侧的故障相相地增量电流相对大，故①瞬态定性判别：该点监测器在接地相所监测到当前的前第2周期电流大于 0、瞬态零序电流突变量的绝对值|Δi0|>i0S＝0.1A的设定值、或者接地相瞬态相地增量电 流绝对值|ΔiC1|>i1S＝0.15A的过限设定值，并且符合|ΔiC1|>k1S|ΔiA1|＝1.5|ΔiA1|、|ΔiC1|>k1S|ΔiB1|＝1.5|ΔiB1|，这种特征符合瞬态接地故障判据条件，故定性判为接地或漏电故障发生、从k＝0开始k＝k+1的故障采样次数累计和t＝k/fc的故障计时，程序导入定量判别；②次暂态定量防误判别：监测器检测到故障相次暂态相地增量电流的半周绝对值 之和为ICG1＝14.25A，大于I1S＝5A的对应设定值；非接地相该值之和为IAG1＝IBG1＝1.527A， 符合ICG1(＝14.25A)>K1SIAG2(＝1.5×1.527＝2.29A)、ICG1(＝14.25A)>K1SIBG2(＝1.5× 1.527＝2.29A)的次暂态接地故障判据条件；③后暂态定量防误判别：后暂态的三相相地 电流值在消弧线圈谐振回路逐渐起作用的情况下都有所增大，其中故障相的相地增量电 流半周绝对值之和为ICG2＝9.39A，非故障相的该值之和为IAG2＝2.17A，符合 ICG2(＝9.39A)>K2SIAG2(＝1.3×2.17＝3.255A)、ICG2(＝9.39A)>K2SIBG2(＝1.3×2.17＝3.255A)的后 暂态接地判据条件，排除了后暂态三相相地增量电流值相近特征的诱发性扰动振荡的可 能性；据此，R110点监测器初判合环线路C相为接地线路接地相；④过渡态双重防误 判别：R11再取故障后第8工频周期的前半周相地增量电流进行双重防误判别：计算 非接地相A相的半周相地增量电流绝对值之和为IAG8＝9.537A，该值之和大于对应设定 值I8S＝4A，说明不影响非接地相相地增量电流相位计算的准确性；再计算两个非接地相 的相地增量电流相位差θAG8-θBG8＝Δθ8，该相位差计算值约为0°，符合|Δθ8|<θ8S(＝60°) 的故障线路非故障相在过渡态末的接地相位差判据条件，排除了三相相地增量电流相位 互差120°的非同时合闸扰动振荡的可能性，则确认本线路C相为故障线路故障相。
R12、R13、R14、R15和R21等点所监测的线路段串联路径长，虽然其相地增量电 流回路的阻抗相对大、流向电源的C相相地增量电流相对弱，但这些监测点也都能够重 复R11的全部防误选线判别过程，确认本线路C相为接地线路接地相。
电源P00监测点也重复R11的全部防误选线判别过程，确认在其以下线路C相为 接地相。
辐射线路B31监测点在G点接地时存在可能过限的次暂态零序或相地电流突变量，该处接地监测器的定性判别可能启动，但因其后暂态三相相地增量电流值相同，故定量 判别不通过。
接地故障5秒之后，各发送故障报告的接地监测器检测出接地相的相地增量电流全 周绝对值累加值为71.26A、非接地相的该值为40.72A，符合ICGH(71.26A)>KHSIAGH(＝1.2× 40.72＝48.86A)、ICGH(71.26A)>KHSIBGH(＝1.2×40.72＝48.86A)的接地持续特征判据条件， 故确认接地状态持续。
由检测出故障线路故障相的P00、R11、R12、R13、R14、R15、R21点的接地监测 器分别将本点故障信息和接地相次暂态相地增量电流值报告至监控中心。
4.监控中心人工判别故障区间
在监控中心接收到P00、R11、R12、R13、R14、R15、R21点的接地监测器接地故 障信息和接地相次暂态相地增量电流值报告以后，由该中心运行值班人员判别故障区 间，判别方法如下：
①因电源监测点和合环线路发送接地或漏电报告，故判该合环线路为故障线路，然 后进一步在该合环线路各发送报告的监测点之间判别故障区间。
②全面比较各两相邻监测点之间的故障相次暂态相地增量电流差值，因R11与R12两监测点之间的该差值最大，故将R11与R12两相邻监测点之间判为故障区间。(参见 图6)
若在配网其它位置例如母线和辐射线路发生单相接地或者漏电故障，因所启动定量 判别的接地监测器个数少于合环线路发生该故障的启动个数，其工作过程描述不再赘述。
本发明可广泛应用于电力***包括多电源合环线路在内的现代配电网以及其他各 行业企事业单位配电网的小电流单相接地或者漏电的防误选线。
本发明方法在形成过程中，对包括图2所示模型在内的多种结构配网在不同线路的 不同位置区间、不同电压相位和不同阻值的过渡电阻下的小电流接地分别进行了多次仿 真和模拟，在所录小电流接地相地增量电流及零序增量电流波形和疑似小电流接地的扰 动振荡所录相地和零序电流波形的基础上，归纳出了在配置有并联消弧线圈的配网当中 在发生小电流接地时的故障线路与非故障线路三相相地增量电流和零序增量电流的关系特征、疑似小电流接地扰动振荡的三相相地增量电流和零序增量电流的关系特征，并 将其汇集在表1当中；这些电流关系特征就成为本发明方法的规律性依据。
在表1所列各时态电流矢量的下标中：FG表示故障线路故障相和疑似故障线路的疑似故障相对地、SG表示故障线路的非故障相对地、F0表示故障线路零序分量、S0表 示非故障线路零序分量、AG、BG、CG分别表示非故障线路的三相对地分量、H表示 后稳态；瞬态突变量下标1表示接地故障后的第一个突变量、其它时态电流矢量下标1、 2、8分别表示故障后第1、2、8周期的半周矢量；k1、K1、K2、K8、KH为故障线路的 故障相与非故障相分别在瞬态、次暂态、后暂态、过渡态和后稳态的增量电流倍率；其 实测范围分别为k1≥2～3；K1≥2～3；K2≥1.6～2；K8≥1.4～2；KH＝1.4～2。
表1小电流接地与扰动振荡的五时态相地增量电流关系特征比较表
本发明方法所涉及的相关定义及概念说明：
1、相地增量电流的定义
在小电流接地***中，因发生单相接地或者疑似单相接地而在三相线路所分别增加 的电流量；因该增量电流以三相导线及其与大地之间的阻抗为回路，故将其称为相地增量电流。
2、五时态相地增量电流的定义
瞬态相地增量电流——发生单相接地或者疑似单相接地后的第一个电流采样中反 映相对地特征关系的增量电流，本方法中包括零序电流突变量和相电流突变量，符号为Δi01、ΔiA1、ΔiB1、ΔiC1。
次暂态相地增量电流——发生单相接地或者疑似单相接地后半个工频周期内的相 地增量电流；符号为其在本方法中的计算量值标为IAG1、IBG1、ICG1。
暂态相地增量电流——发生单相接地或者疑似单相接地后第1个工频周期内的相地 增量电流；符号为其在本方法中作为定义次暂态和后暂态相地增量电流的时态参照量(本方法程序中未实际使用)。
后暂态相地增量电流——发生单相接地或者疑似单相接地后第2个工频周期内的相 地增量电流；符号为其在本方法中的计算量值标为IAG2、IBG2、ICG2。
后稳态相地增量电流——发生单相接地或者疑似单相接地后进入稳定状态的工频 相地增量电流；符号为其在本方法中的计算量值标为IAGH、IBGH、ICGH。
过渡态相地增量电流——从次暂态末到后稳态初之间的工频相地增量电流。
本方法中用作初级选线与防误识别的故障后第2工频周期和用作双重防误判别的故 障后第8工频周期的相地增量电流在中、高阻接地时属于过渡态电流，在低阻接地时属于后稳态电流；其中第8周的前半周该电流符号为其在本方法中的计 算量值标为IAG8、IBG8、ICG8。
五时态相地增量电流是以连续性工频正弦波为基调的单相接地后的电流波形样本 所给出的定义，而周期性非全周相地电流工频波的单相接地在五时态虽然只有一种幅值 和形状相对一致的相地电流波形，但不影响本方法对其有效判别。
3、五时态相地增量电流的获取方式
可直接检测到所需故障前后所有三相或两相电流并通过故障分量法直接相减得到 的相地增量电流称为全息相地增量电流，本发明中简称为相地增量电流；仅能直接检测到故障后的而缺失故障前的电流时，相地增量电流需要采用故障后的电流矢量通过解析运算才能得到，故称其为解析相地增量电流；后者在本发明中有提及但不在本专利申报 范围之内。
4、非故障线路与故障线路的零序电流——小电流单相接地时，非故障线路的故障相与非故障相的各时态相地增量电流值和方向基本相同，故其次暂态零序电流符号为3I″0；故障线路的故障相在次暂态从接地电阻处汇合了全网的非接地相相地增量电流， 且该汇合电流与故障线路非接地相的相地增量电流方向相反，所以，故障线路的次暂态 零序电流属于接地相与非接地相的三相不等值相地增量电流的矢量之和，符号表示为 。
5、高、中、低阻的定义——本方法按照接地电阻值与线电压的比例关系，在设计精度可以监测的范围内定义高阻、中阻、低阻和金属性接地，其中定义1Ω/V～0.1Ω/V为高阻接地、0.1Ω/V～0.01Ω/V为中阻接地、0.01～0.001Ω/V为低阻接地、＜0.001Ω/V为金 属性接地。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴将各监测点电流互感器二次出线与对应接地监测器的电流采样回路相连接；⑵测算比较零序电流突变量大于设定值否或者接地相电流突变量大于非接地相该量的k1S倍否，定性判别疑似接地或漏电是否发生；⑶测算比较某相次暂态相地增量电流大于对应设定值和大于其它两相K1S倍否，决定是否累加疑似故障次数；⑷测算比较后暂态该相相地增量电流值分别大于其它两相该值K2S倍否，初判是否接地线路接地相，或者按3秒内的次暂态故障次数判别是否间歇性漏电线路漏电相；⑸测算故障后第8周两个非故障相的半周相地增量电流相位差或三相该电流，用作双重防误判别；⑹检测比较故障5秒后的接地相相地增量电流值大于非接地相该值KHS倍否，监测故障是否持续。
2.根据权利要求1所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述步骤⑵包括如下步骤：
(2.1)实时测算当前时刻之前第2周期的三相全周电流采样绝对值的累加值：当该值大于零时，直接测算零序电流突变量和三相电流突变量：i0k-i0k-2N＝Δi0k、iAk-iAk-2N＝ΔiAk、iBk-iBk-2N＝ΔiBk、iCk-iCk-2N＝ΔiCk；当该值不大于零时，先采用矢量解析法求出对称分量iASk、iBSk、iCSk，再计算三相电流突变量和零序电流突变量：iAk-iASk＝ΔiAk、iBk-iBSk＝ΔiBk、iCk-iCSk＝ΔiCk、ΔiAk+ΔiBk+ΔiCk＝Δi0k；(2.2)先将零序电流突变量与该量的设定值i0S相比较，当出现|Δi0k|>i0S时，就定性判为故障发生，记此时刻k＝0、t＝0并开始采样次数和时间的累加，并储存k＝-2N至k＝1及以后的所有采样数据；然后转到所述步骤⑶；当|Δi0k|<Δi0S时，转而分别将三相电流突变量ΔiAk、ΔiBk、ΔiCk与该量的设定值i1S相比较，当某相该值大于该设定值并且该相电流突变量大于其它两相该量的k1S倍时，就定性判为故障发生，记此时刻k＝0、t＝0并开始采样次数和时间的累加，并储存k＝-2N至k＝1及以后的所有采样数据；然后转到所述步骤⑶；
其中，N为每工频周期的采样次数，k为从发生故障开始的采样序号，t为从发生故障开始的计时，iAk、iBk、iCk分别为第k个A、B、C相电流采样值，IAQ、IBQ、ICQ分别为当前时刻之前第2周期A、B、C相的全周电流采样绝对值的累加值，i0k为第k个零序电流采样值，i0k-2N为第k个序号之前两个工频周期的零序电流采样值，iAk-2N、iBk-2N、iCk-2N分别为第k个序号之前两个工频周期的A、B、C相电流采样值。
3.根据权利要求1所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述步骤⑶包括如下步骤：
(3.1)计算三相次暂态时段内的相地增量电流绝对值的累加值 (3.2)若IAG1或IBG1或ICG1大于设定值I1S，就比较三相该累加值，当某相该值大于其它两相该值K1S倍时，就对应置LA＝1或LB＝1或LC＝1、从T＝0开始逐次累加；若不符合累加值大于设定值I1set或者某相该值不大于其它两相该值K1S倍的条件，则程序返回；
其中，LA、LB、LC分别为A、B、C相漏电标志位，T为漏电累加次数。
4.根据权利要求1所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述步骤⑷包括如下步骤：
(4.1)用故障分量算法测算后暂态三相电流采样相地增量电流；(4.2)计算该增量绝对值的累加值(4.3)比较三相该累加值，当某相该值分别大于另两相该值的K2S倍时，就将该项的故障标志位置位，初选该相为故障线路故障相；当某相该值不分别大于另两相该值的K2S倍时，若符合t＝3秒和T≥3的条件，则判对应于LA＝1或LB＝1或LC＝1的相别为发生间歇性漏电的故障线路故障相，若不符合t＝3秒和T≥3的条件，则程序返回。
5.根据权利要求1所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述步骤⑸包括如下步骤：
(5.1)判为接地故障时，计算并将故障后第8工频周期的非故障相的半周相地增量电流与对应设定值I8S相比较；(5.2)当该增量大于该设定值时，计算两个非故障相的相地增量电流初相位和两者的相位差Δθ8，程序导入相位差比较段；否则导入该增量的三相比较段；(5.3)当程序导入相位差比较段时，将Δθ8与设定角度值θ8S相比较，当|Δθ8|小于θ8S时，就确认所选相为故障线路故障相；当|Δθ8|不小于θ8S时，则确认为非接地或非漏电故障，程序返回；(5.4)当程序导入该增量的三相比较段时，分别计算故障后第8周的故障相与非故障相的半周相地增量电流并将两者进行比较；当故障相该电流大于非故障相该电流K8S倍时，就确认为接地或漏电故障；否则程序返回。
6.根据权利要求1所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述步骤⑹包括如下步骤：
由各发出故障报告的接地监测器进行后续故障状态监测：(6.1)故障5秒后计算三相电流采样累加值其中下标j为故障5秒后开始累加的采样次数；(6.2)计算故障5秒后的相地增量电流值IAH-IAQ＝IAGH、IBH-IBQ＝IBGH、ICH-ICQ＝ICGH；(6.3)比较三相相地增量电流值，当检测到故障相该值分别大于另两相该值的KHS倍时，就报告接地或漏电故障持续；否则待连续检测3秒都不出现接地相相地增量电流值大于另外两相该值KHS倍的状况时，就报告接地或漏电故障消失。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法，其特征在于，所述相地增量电流的计算值为采样增量绝对值的累加值，包括将其计算为半周均值、全周均值、幅值或者有效值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710405146.8A CN107728000B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710405146.8A CN107728000B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107728000A true CN107728000A (zh) | 2018-02-23 |
| CN107728000B CN107728000B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=61201281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710405146.8A Active CN107728000B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107728000B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109884466A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-14 | 中国矿业大学 | 一种辨识双负序电流矢量关系特征的配网接地选线方法 |
| CN112462201A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-09 | 国网江苏省电力有限公司沛县供电分公司 | 基于分类识别的环形配电网单相接地故障选线方法 |
| CN113552441A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种单相接地故障检测方法及装置 |
| CN115792504A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-03-14 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及*** |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120069638A1 (en) * | 2010-09-21 | 2012-03-22 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| EP2733498A2 (en) * | 2012-11-15 | 2014-05-21 | Schneider Electric Industries SAS | Method and device for detecting directional grounding fault based on three phase current variation |
| CN103852693A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 马善娟 | 一种小电流接地选线***的判断方法 |
| CN104614642A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-13 | 国家电网公司 | 一种小电流接地选线方法 |
| CN104808114A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-29 | 中国矿业大学 | 广域零序分布电压特征的小电流接地故障选线方法 |
| US20150364194A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-12-17 | International Business Machines Corporation | Writing multiple levels in a phase change memory |
| CN107179481A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-19 | 中国矿业大学 | 环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法 |
-
2017
- 2017-05-31 CN CN201710405146.8A patent/CN107728000B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120069638A1 (en) * | 2010-09-21 | 2012-03-22 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| EP2733498A2 (en) * | 2012-11-15 | 2014-05-21 | Schneider Electric Industries SAS | Method and device for detecting directional grounding fault based on three phase current variation |
| CN103809070A (zh) * | 2012-11-15 | 2014-05-21 | 施耐德电器工业公司 | 基于三相电流变化进行的方向接地故障检测方法和装置 |
| US20150364194A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-12-17 | International Business Machines Corporation | Writing multiple levels in a phase change memory |
| CN103852693A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 马善娟 | 一种小电流接地选线***的判断方法 |
| CN104614642A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-13 | 国家电网公司 | 一种小电流接地选线方法 |
| CN104808114A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-29 | 中国矿业大学 | 广域零序分布电压特征的小电流接地故障选线方法 |
| CN107179481A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-19 | 中国矿业大学 | 环形中性点不接地配电网的单相接地故障选线方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HONGCHUN SHU.ET AL: "A fault line selection algorithm using neural network based on S-transform energy", 《2010 SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NATURAL COMPUTATION》 * |
| 宗伟林 等: "矿井配电网单相接地故障选线与定位新方法", 《工矿自动化》 * |
| 王玮 等: "偏磁式消弧线圈自动跟踪补偿装置及配套选线装置在电网中的应用", 《冶金电流》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109884466A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-14 | 中国矿业大学 | 一种辨识双负序电流矢量关系特征的配网接地选线方法 |
| CN109884466B (zh) * | 2019-03-04 | 2020-06-26 | 中国矿业大学 | 一种辨识双负序电流矢量关系特征的配网接地选线方法 |
| CN113552441A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种单相接地故障检测方法及装置 |
| CN113552441B (zh) * | 2020-04-24 | 2024-04-30 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种单相接地故障检测方法及装置 |
| CN112462201A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-09 | 国网江苏省电力有限公司沛县供电分公司 | 基于分类识别的环形配电网单相接地故障选线方法 |
| CN115792504A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-03-14 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 基于相电流突变量的配电网单相接地故障定位方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107728000B (zh) | 2021-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kong et al. | A Novel Traveling-Wave-Based Main Protection Scheme for $\pm $800 kV UHVDC Bipolar Transmission Lines | |
| CN107728000A (zh) | 一种基于五时态相地增量电流的小电流接地防误选线方法 | |
| CN111208387B (zh) | 基于同步对比相电流故障分量的配网单相接地选线方法 | |
| CN100348990C (zh) | 一种消弧线圈接地***故障选线自适应方法 | |
| CN106872852A (zh) | 基于零序电压的配电网单相断线接地复故障类型诊断方法 | |
| CN101291054B (zh) | 电力***接地故障残流诊断保护方法 | |
| CN103632029B (zh) | 一种中压配电网中性点接地方式选择方法 | |
| CN106324432A (zh) | 一种小电流接地***单相接地选线的方法 | |
| CN106353640A (zh) | 一种配电线路故障定位方法、装置及*** | |
| CN108054764A (zh) | 一种多功能配电网柔性接地装置及控制方法 | |
| Tan et al. | Sequential tripping strategy for a transmission network back-up protection expert system | |
| CN201234124Y (zh) | 小电流接地***单相接地故障选线自动处理装置 | |
| CN106646130B (zh) | 一种基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法及*** | |
| CN110118913A (zh) | 一种消弧线圈分散补偿配电网接地故障选线方法 | |
| CN112255499A (zh) | 基于相电流幅值的配电网断线故障定位与辨识方法及*** | |
| CN109633364A (zh) | 一种互感器绕组及熔断器故障评估方法、装置和设备 | |
| CN109659917B (zh) | 一种基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方法及装置 | |
| CN106997016A (zh) | 一种低压配电线路断线故障识别方法及装置 | |
| CN109709448A (zh) | 一种基于同步挤压小波变换的配电网单相高阻接地故障选线方法 | |
| CN207705796U (zh) | 一种多功能配电网柔性接地装置 | |
| CN112485588A (zh) | 一种基于级联h桥控制的永久高阻故障区段定位方法 | |
| Zhang et al. | Fault line selection using multiple disturbance characteristics of fault phase active grounding in resonant grounded distribution networks | |
| CN205670180U (zh) | 基于零序暂态分析小电流接地***故障定位*** | |
| CN109870629B (zh) | 一种基于中性点接地方式的故障仿真***及方法 | |
| CN110221115A (zh) | 单相接地电容电流的确定方法、装置和设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231023 Address after: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology, Tongshan University Road, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee after: CHINA University OF MINING AND TECHNOLOGY Address before: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology, Tongshan University Road, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee before: CHINA University OF MINING AND TECHNOLOGY Patentee before: SHENZHEN JINPA ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO.,LTD. |