CN109980614A

CN109980614A - 一种配电线路零序保护方向自适应判别方法

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Publication number: CN109980614A
Application number: CN201910251589.5A
Authority: CN
Inventors: 杨锐雄; 孙玉彤; 黄志新; 凌华保; 林桂辉; 郑林胜; 顾延勋; 侯祖锋; 江霖; 刘鹏
Original assignee: ZHUHAI ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE CO LTD; Guangdong Power Grid Co Ltd; Zhuhai Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE CO LTD; Guangdong Power Grid Co Ltd; Zhuhai Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: CN109980614B

Abstract

本发明涉及电路保护的技术领域，更具体地，涉及一种配电线路零序保护方向自适应判别方法，配电线路投运带上负荷时，投入CT极性自动检测功能，比较三相CT相电流Ip与相电压Up的相位差，与人工设定的负荷电流方向进行比较并判断CT极性，若CT极性接反，自动将三相CT极性取反，线路投运后退出CT极性自动检测功能及负荷电流方向；当线路发生接地故障时，比较自产3U₀和3I₀相位差，并根据相位差进行零序保护方向判别。本发明能够避免自产零序电流二次值太小造成零序电流测量精度不足的问题，零序保护方向判别采用自产零序电流和自产零序电压，且三相CT在带负荷时已经验证了极性，有效避免零序CT极性接反造成拒动的风险。

Description

一种配电线路零序保护方向自适应判别方法

技术领域

本发明涉及电路保护的技术领域，更具体地，涉及一种配电线路零序保护方向自适应判别方法。

背景技术

10kV～66kV配电***中性点接地方式与供电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护等密切相关，是保障人身、设备及电力***安全可靠稳定运行的重要条件。目前，在配电***中广泛采用中性点接地方式有如下几种：(1)中性点不接地方式；(2)中性点经消弧线圈接地方式；(3)中性点经小电阻接地方式；(4)中性点经消弧线圈并联小电阻联合接地方式；(5)故障相经小电抗接地等接地方式。其中以中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地方式最为常见。消弧线圈接地***的主要优点是单相故障时可以带故障运行，保证供电可靠性，同时配合接地选线装置，为运行人员查找故障提供技术支持。

在大部分配网供电***中，由于***只有一个接地点，零序保护一般不投入方向，但在部分核心城市供电区域，由于采用全电缆供电，线路电容电流较大，特别是当采用20kV电压等级供电时，线路电容电流更加明显，可达3A/公里；同时，由于20kV线路供电容量及半径都比10kV线路更大，经常出现零序保护II段定值无法躲线路电容电流的情况，必须进行零序保护方向判别。10kV或20kV配电线路零序保护若采用自产零序电流互感器(CT)，由于相电流CT变比较大，零序保护定值二次值很小，另外采用自产零序CT，当发生单相CT断线时可能造成零序保护误动作，因此10kV或20kV配电线路零序保护宜采用外接零序CT；而采用外接零序CT会导致以下问题：由于零序电流只有在发生接地故障时才出现，无法在投运时通过正常的负荷电流实测六角图验证零序CT极性是否正确，带方向的零序保护存在拒动风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种配电线路零序保护方向自适应判别方法，解决配电线路外接零序CT极性接反造成拒动的风险。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种配电线路零序保护方向自适应判别方法，待判别线路上配置有三相CT、外接零序CT以及具有可投退CT极性自动检测功能和可设定负荷电流方向功能的保护装置，所述判别方法包括以下步骤：

S10.通过三相CT采集并记录相电流Ip及相电压Up的大小及相位；

S20.当配电线路投运带上负荷时，投入所述三相CT极性自动检测功能，比较相电流Ip及相电压Up的相位差；人工设定所述负荷电流方向，保护装置自动比较相电流Ip与相电压Up的相位差，计算三相CT采样电流方向，并与实际负荷电流方向比较，若与实际负荷电流方向一致，则判定为CT极性正确，若相反，则判定为CT极性接反，并自动将三相CT极性取反；

S30.当配电线路投运完成后，退出CT极性自动检测功能及负荷电流方向设定功能，避免负荷电流方向变化时误判；

S40.当配电线路发生接地故障时，判别所述外接零序CT采样电流是否大于零序保护动作定值，同时比较保护装置的自产零序电压3U₀和自产零序电流3I₀的相位差，并根据相位差判定零序电流方向，若为正方向则允许零序保护动作跳闸，反之则闭锁零序保护动作跳闸。

本发明的配电线路零序保护方向自适应判别方法，零序保护电流大小通过外接零序CT采用电流判别，零序保护方向采用自产零序电流和自产零序电压的相位比较进行判别，三相CT在线路投运带负荷时自动判别确认极性正确，解决了正常运行状态下配电线路零序CT极性无法校验的问题，避免因配电线路零序CT极性错误造成保护拒动的风险，同时三相CT极性能够自动判别，提高工作效率。

优选地，所述CT极性自动检测功能由控制字进行投退：1为投入，0为退出。由控制字进行投退，控制逻辑简单，易于实现。

优选地，所述实际负荷电流方向由控制字进行人工设定：1为母线流向线路，2为线路流向母线，0为退出。由控制字进行设置，控制逻辑简单，易于实现。

优选地，步骤S20中，若三相CT采样电流方向与实际负荷电流方向一致，则判定为CT极性正确；若三相CT采样电流方向与实际负荷电流方向相反，则判定为CT极性接反，并自动将三相CT极性取反。三相CT在线路投运带负荷时自动判别确认极性正确，解决了正常运行状态下配电线路零序CT极性无法校验的问题，避免了配电线路零序CT极性错误造成保护拒动的风险。

优选地，步骤S20中，相电流Ip及相电压Up相位差比较逻辑如下：

当实际负荷电流由母线流向待判别线路时：若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性取反；

当实际负荷电流由待判别线路流向母线时：若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性接反。

三相CT在线路投运带负荷时自动判别确认极性正确，解决了正常运行状态下配电线路零序CT极性无法校验的问题，避免了配电线路零序CT极性错误造成保护拒动的风险，同时三相CT极性自动判别，提高工作效率。

优选地，步骤S40中，配电线路零序保护动作逻辑包括：若0°+Δ≤arg(3I₀/3U₀)≤180°-Δ，则零序保护正方向动作，允许零序保护出口跳闸；反之则闭锁零序出口跳闸。零序电流大小采用外接零序CT采样电流，零序电流方向判别采用自产零序电流和自产零序电压的相位比较进行判别，解决了正常状态下无法对零序CT极性进行校验的问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的配电线路零序保护方向自适应判别方法，由于零序保护的电流大小采用外接，避免自产零序电流二次值太小造成零序电流采样精度不足的问题；零序保护方向判别采用自产，且三相CT在带负荷时已经验证了极性，避免零序CT极性接反造成拒动的风险；且本发明的三相CT极性自动判别，可提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的配电线路零序保护方向自适应判别方法的流程示意图；

图2为负荷电流由母线流向待判别线路时三相CT极性判别动作区示意图；

图3为负荷电流由待判别线路流向母线时三相CT极性判别动作区示意图；

图4为零序保护方向判别动作区示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

如图1所示为本发明的配电线路零序保护方向自适应判别方法的实施例，待判别线路上配置有三相CT、外接零序CT以及具有可投退CT极性自动检测功能和可设定负荷电流方向功能的保护装置。其中，所述CT极性自动检测功能由控制字进行投退：1为投入，0为退出；实际负荷电流方向可由控制字进行设定：1为母线流向线路，2为线路流向母线，0为退出。由控制字进行投退，控制逻辑简单，易于实现。

所述判别方法包括以下步骤：

S10.通过三相CT采集并记录相电流Ip及相电压Up的大小及相位；

S20.当配电线路投运带上负荷时，投入所述三相CT极性自动检测功能，比较相电流Ip及相电压Up的相位差；人工设定实际负荷电流方向，比较所述三相CT采样电流方向与实际负荷电流方向并判定三相CT极性，若极性接反，则自动将三相CT极性取反。

步骤S20的具体控制逻辑如下：

当实际负荷电流由母线流向待判别线路时：若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性取反，三相CT极性判别元件动作区如图2所示；

当实际负荷电流由待判别线路流向母线时：若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性接反，三相CT极性判别元件动作如图3所示。

S30.当配电线路投运完成后，退出极性自动检测功能及负荷电流方向设定功能，避免实际负荷电流方向变化时误判；

S40.当配电线路发生接地故障时，判别所述零序CT采样电流是否大于零序保护动作定值，同时比较保护装置自产零序电压3U₀和自产零序电流3I₀的相位差，并根据相位差进行零序保护方向判别。

步骤S40的具体控制逻辑如下：

若0°+Δ≤arg(3I₀/3U₀)≤180°-Δ，则零序保护正方向动作，允许零序保护出口跳闸；反之则闭锁零序出口跳闸；零序保护方向动作区如图4所示。

经过以上步骤，解决正常运行状态下配电线路零序CT极性无法校验的问题，避免配电线路零序CT极性错误造成保护拒动的风险，同时三相CT极性能够自动判别，提高工作效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，待判别线路上连接有三相CT、外接零序CT以及具有可投退CT极性自动检测功能和可设定负荷电流方向功能的保护装置，，所述判别方法包括以下步骤：

S10.通过三相CT采集并记录相电流Ip及相电压Up的大小及相位；

S20.当配电线路投运带上负荷时，保护装置投入CT极性自动检测功能，比较相电流Ip及相电压Up的相位差，计算三相CT采样电流方向，并与实际负荷电流方向比较：若与实际负荷电流方向一致，则判定为CT极性正确；若相反，则判定为CT极性接反，并自动将三相CT极性取反；

S30.当配电线路投运完成后，保护装置退出CT极性自动检测功能及负荷电流方向设定功能，避免实际负荷电流方向变化时误判；

S40.当配电线路发生接地故障时，判别所述外接零序CT采样电流是否大于零序保护动作定值，同时比较保护装置的自产零序电压3U₀和自产零序电流3I₀的相位差，并根据相位差判定零序电流方向。

2.根据权利要求1所述的配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，所述CT极性自动检测功能由控制字进行投退：1为投入，0为退出。

3.根据权利要求1所述的配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，所述实际负荷电流方向由控制字进行人工设定：1为母线流向线路，2为线路流向母线，0为退出。

4.根据权利要求1至3任一项所述的配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，步骤S20中，若三相CT采样电流方向与实际负荷电流方向一致，则判定为CT极性正确；若三相CT采样电流方向与实际负荷电流方向相反，则判定为CT极性接反，并自动将三相CT极性取反。

5.根据权利要求4所述的配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，步骤S20中，相电流Ip及相电压Up相位差比较逻辑如下：

当负荷电流由母线流向待判别线路时：若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性取反；

当负荷电流由待判别线路流向母线时：若-90°+Δ≤arg(Ip/Up)≤90°-Δ，则确认CT极性正确；若-90°+Δ≤arg(Up/Ip)≤90°-Δ，则确认CT极性接反。

6.根据权利要求1所述的配电线路零序保护方向自适应判别方法，其特征在于，步骤S40中，配电线路零序保护方向判别逻辑为：若0°+Δ≤arg(3I₀/3U₀)≤180°-Δ，则零序保护正方向动作，允许零序保护出口跳闸；反之则闭锁零序保护出口跳闸。