CN110879332A - 一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法 - Google Patents

一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法 Download PDF

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CN110879332A CN201911230504.1A CN201911230504A CN110879332A CN 110879332 A CN110879332 A CN 110879332A CN 201911230504 A CN201911230504 A CN 201911230504A CN 110879332 A CN110879332 A CN 110879332A
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Abstract

本发明公开一种适用于小电流接地***的单相接地故障的选相方法，具体讲就是在小电流接地***中，将母线各相电压、零序电压以及各线路间隔的零序电流接入选相选线装置；在正常运行时，通过在某一出线间隔进行不同相别的单相接地实验，选相选线装置根据实验中采集的母线零序电压及各支路零序电流准确计算出***相关参数；从而在发生单相接地时，根据已经求得的***参数求取故障点接地电流，然后根据该电流的相位进行选相，并可进一步完成选线。采用这种选相方法，可以解决小电流接地***发生单相接地时故障选相的难题，并为故障选线和接地消弧提供了技术支撑。

Description

一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法
技术领域
本发明属于电力***技术领域，涉及一种小电流接地方式下针对单相接地故障的选相方法。
背景技术
单相接地故障是各电压等级电力***发生概率最高的故障形式。对于小电流接地***，发生单相接地时，如果能够快速而准确的进行选相，就可以迅速采取措施减小甚至消除接地故障带来的危害。目前，对单相接地故障的研究多集中于选线方面，但对接地选相的研究开展较少。目前常见的单相接地故障选相方法有：
(1)建立在***严格对称基础上，根据零序电压轨迹进行判断。
(2)采用“相矢法”进行接地辨识。
上述的方法有明显的局限性。
方法(1)仅能适用于三相严格对称的工况，但对于大部分应用场合适用度较差。
方法(2)没有计算线路绝缘电阻的影响，将不对称度当做实数进行分析，所提的零序电压轨迹缺乏一般适用性。
由于不同接地方式、电网结构和负荷性质下，单相接地情况千差万别。因此上述方法的使用受到了很大的局限。而如果不能准确的在故障时进行选相，将无法为故障处理提供技术支持，甚至使得本来相对较轻的单相接地故障变为严重的相间故障。因此，研究一种适用于大多数小电流接地方式电力***的单相接地故障选相是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是，为了解决现有技术问题，提供一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，兼具准确性的同时对于三相对称***还是不对称***均可适用。
为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案来实现：
一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，包括以下步骤：
步骤(1)、依据单相接地故障等值电路，建立方程表述线路零序电流、***电动势产生的对地电流、零序电压、支路对地等效导纳的公式如下：
Figure RE-GDA0002367298230000021
式中
Figure RE-GDA0002367298230000022
为线路零序电流，
Figure RE-GDA0002367298230000023
为***电动势产生的对地电流，
Figure RE-GDA0002367298230000024
为零序电压，YC为该支路对地等效导纳；
步骤(2)正常运行时，通过单相接地试验测量不同出线不同相别单相接地时的支路零序电流
Figure RE-GDA0002367298230000025
和
Figure RE-GDA0002367298230000026
非故障线路
Figure RE-GDA0002367298230000027
与
Figure RE-GDA0002367298230000028
相等，将
Figure RE-GDA00023672982300000231
和
Figure RE-GDA00023672982300000232
代入式⑥，求得
Figure RE-GDA00023672982300000233
和YC；
步骤(3)发生单相接地故障后，将
Figure RE-GDA00023672982300000212
YC、
Figure RE-GDA00023672982300000213
和
Figure RE-GDA00023672982300000214
代入式⑧计算故障点对地电流
Figure RE-GDA00023672982300000215
Figure RE-GDA00023672982300000216
步骤(4)将求得的
Figure RE-GDA00023672982300000217
的相位与三相相电压相位进行比较，与之相位相同的相即为接地相。
进一步地，上述方案中，所述步骤(2)具体包括：
正常运行时，在某出线间隔的某一相进行单相接地试验，可采集到对应的的
Figure RE-GDA00023672982300000218
和
Figure RE-GDA00023672982300000219
然后在另一相进行单相接地试验，得到又一组对应的
Figure RE-GDA00023672982300000220
和
Figure RE-GDA00023672982300000221
非故障线路
Figure RE-GDA00023672982300000222
与
Figure RE-GDA00023672982300000223
相等，将两次的
Figure RE-GDA00023672982300000224
和
Figure RE-GDA00023672982300000225
带入式⑥求解非故障线路的参数
Figure RE-GDA00023672982300000226
和YC；然后换不同的出线间隔重复做试验，求得所有支路的
Figure RE-GDA00023672982300000227
和YC。
进一步地，上述方案中，所述步骤(2)中为提高计算精度，在不同出线进行多个相别的单相接地试验，以验证求解
Figure RE-GDA00023672982300000228
和YC的结果。
进一步地，上述方案中，还包括步骤(5)根据各线路的计算的
Figure RE-GDA00023672982300000229
和对应接地相相电压
Figure RE-GDA00023672982300000230
使用下式计算各线路对地功率：
Figure RE-GDA0002367298230000031
比较各线路接地后一段时间的平均接地功率，最大的即为接地线路。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明根据单相接地等值电流建立方程，并通过在不同出线间隔的不同相位进行单相接地试验得到的零序电流求取相关的***参数，然后在发生单相接地时，根据求取的***参数计算出故障点对地电流，从而根据接地电流的相位判断接地相。同时可根据接地功率，进行选线。本发明的方法具备较高的适用性，无论对于三相对称***还是不对称***均可适用。同时，具备极高的准确性，可通过多次计算，不断验证，精确求得选相所需的***参数。
附图说明
图1一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法实施例一流程图。
图2一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法实施例二流程图。
图3单相接地***故障等值接线图。
图4单相接地选相选线接线原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一：
一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法实施例一如图1所示，包括以下步骤：
步骤(1)：依据单相接地故障等值电路，建立方程表述线路零序电流、***电动势产生的对地电流、零序电压、支路对地等效导纳的公式如下：
Figure RE-GDA0002367298230000032
式中
Figure RE-GDA0002367298230000033
为线路零序电流，
Figure RE-GDA0002367298230000034
为***电动势产生的对地电流，
Figure RE-GDA0002367298230000035
为零序电压，YC为该支路对地等效导纳；
步骤(2)：正常运行时，通过单相接地试验测量不同出线不同相别单相接地时的支路零序电流
Figure RE-GDA0002367298230000041
和
Figure RE-GDA0002367298230000042
非故障线路
Figure RE-GDA0002367298230000043
与
Figure RE-GDA0002367298230000044
相等，将
Figure RE-GDA0002367298230000045
和
Figure RE-GDA0002367298230000046
代入式⑥，求得
Figure RE-GDA0002367298230000047
和YC。
具体方法为：正常运行时，在某出线间隔的某一相进行单相接地试验，可采集到对应的的
Figure RE-GDA0002367298230000048
和
Figure RE-GDA0002367298230000049
然后在另一相进行单相接地试验，得到又一组对应的
Figure RE-GDA00023672982300000410
和
Figure RE-GDA00023672982300000411
非故障线路
Figure RE-GDA00023672982300000412
与
Figure RE-GDA00023672982300000413
相等，将两次的
Figure RE-GDA00023672982300000414
和
Figure RE-GDA00023672982300000415
带入式⑥求解非故障线路的参数
Figure RE-GDA00023672982300000416
和YC；然后换不同的出线间隔重复做试验，求得所有支路的
Figure RE-GDA00023672982300000417
和YC。为提高计算精度，在不同出线进行多个相别的单相接地试验，以验证求解
Figure RE-GDA00023672982300000418
和YC的结果。
步骤(3)：发生单相接地故障后，将
Figure RE-GDA00023672982300000419
YC、
Figure RE-GDA00023672982300000420
和
Figure RE-GDA00023672982300000421
代入式⑧计算故障点对地电流
Figure RE-GDA00023672982300000436
Figure RE-GDA00023672982300000423
步骤(4)：将求得的
Figure RE-GDA00023672982300000424
的相位与三相相电压相位进行比较，与之相位相同的相即为接地相。
实施例二：
一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法实施例二如图2所示，包括以下步骤：
步骤(1)：依据单相接地故障等值电路，建立方程表述线路零序电流、***电动势产生的对地电流、零序电压、支路对地等效导纳的公式如下：
Figure RE-GDA00023672982300000425
式中
Figure RE-GDA00023672982300000426
为线路零序电流，
Figure RE-GDA00023672982300000427
为***电动势产生的对地电流，
Figure RE-GDA00023672982300000428
为零序电压，YC为该支路对地等效导纳；
步骤(2)：正常运行时，通过单相接地试验测量不同出线不同相别单相接地时的支路零序电流
Figure RE-GDA00023672982300000429
和
Figure RE-GDA00023672982300000430
非故障线路
Figure RE-GDA00023672982300000431
与
Figure RE-GDA00023672982300000432
相等，将
Figure RE-GDA00023672982300000433
和
Figure RE-GDA00023672982300000434
代入式⑥，求得
Figure RE-GDA00023672982300000435
和YC。
具体方法为：正常运行时，在某出线间隔的某一相进行单相接地试验，可采集到对应的的
Figure RE-GDA0002367298230000051
和
Figure RE-GDA0002367298230000052
然后在另一相进行单相接地试验，得到又一组对应的
Figure RE-GDA0002367298230000053
和
Figure RE-GDA0002367298230000054
非故障线路
Figure RE-GDA0002367298230000055
与
Figure RE-GDA0002367298230000056
相等，将两次的
Figure RE-GDA0002367298230000057
和
Figure RE-GDA0002367298230000058
带入式⑥求解非故障线路的参数
Figure RE-GDA0002367298230000059
和YC；然后换不同的出线间隔重复做试验，求得所有支路的
Figure RE-GDA00023672982300000510
和YC。为提高计算精度，在不同出线进行多个相别的单相接地试验，以验证求解
Figure RE-GDA00023672982300000511
和YC的结果。
步骤(3)：发生单相接地故障后，将
Figure RE-GDA00023672982300000512
YC、
Figure RE-GDA00023672982300000513
和
Figure RE-GDA00023672982300000514
代入式⑧计算故障点对地电流
Figure RE-GDA00023672982300000515
Figure RE-GDA00023672982300000516
步骤(4)：将求得的
Figure RE-GDA00023672982300000517
的相位与三相相电压相位进行比较，与之相位相同的相即为接地相。
步骤(5)根据各线路的计算的
Figure RE-GDA00023672982300000518
和对应接地相相电压
Figure RE-GDA00023672982300000519
使用下式计算各线路对地功率：
Figure RE-GDA00023672982300000520
比较各线路接地后一段时间的平均接地功率，最大的即为接地线路。
实施例三：
一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法实施例三，包括以下步骤：
(1)根据图3单相接地***故障等值接线图和图4单相接地选相选线接线原理图，列出方程如下：
Figure RE-GDA00023672982300000521
式中：
Figure RE-GDA00023672982300000522
为线路上的零序电流；
Figure RE-GDA00023672982300000523
分别为母线三相相电压；
rA、rB、rC分别为线路三相对地漏电阻；
CA、CB、CC分别为线路三相对地电容。
Figure RE-GDA0002367298230000061
式中：
Figure RE-GDA0002367298230000062
分别为三相电源电动势；
Figure RE-GDA0002367298230000063
为零序电压。
将②式带入①式并整理可得下式：
Figure RE-GDA0002367298230000064
引入变量
Figure RE-GDA0002367298230000065
和YC，其中，
Figure RE-GDA0002367298230000066
为***电动势产生的对地电流，YC为该支路对地等效导纳；其中：
Figure RE-GDA0002367298230000067
Figure RE-GDA0002367298230000068
将式④、⑤带入③可得下式：
Figure RE-GDA0002367298230000069
当发生单相接地时，故障线路的零序电流如下式所示：
Figure RE-GDA00023672982300000610
式中，
Figure RE-GDA00023672982300000611
为故障点对地电流，
Figure RE-GDA00023672982300000612
为支路零序电流。
因此故障点对地电流如下式所示：
Figure RE-GDA00023672982300000613
步骤(2)：由于
Figure RE-GDA0002367298230000071
rA、rB、rC、CA、CB、CC均为常数，⑥式中
Figure RE-GDA0002367298230000072
和YC均为常数。
Figure RE-GDA0002367298230000073
和
Figure RE-GDA0002367298230000074
均可直接采集，在正常运行时，在某出线间隔的某一相进行单相接地试验，可采集到对应的的
Figure RE-GDA0002367298230000075
和
Figure RE-GDA0002367298230000076
然后在另一相进行单相接地试验，得到又一组对应的
Figure RE-GDA0002367298230000077
和
Figure RE-GDA0002367298230000078
非故障线路
Figure RE-GDA0002367298230000079
与
Figure RE-GDA00023672982300000710
相等，将两次的
Figure RE-GDA00023672982300000711
和
Figure RE-GDA00023672982300000712
带入⑥式则可求解非故障线路的参数
Figure RE-GDA00023672982300000713
和YC。然后换不同的出线间隔重复做试验，求得所有支路的
Figure RE-GDA00023672982300000714
和YC。为提高计算精度，可在不同出线进行多个相别的单相接地试验，以验证求解
Figure RE-GDA00023672982300000715
和YC的结果。
步骤(3)故障情况下，因为
Figure RE-GDA00023672982300000716
和YC已经根据式⑥求得，根据采集的
Figure RE-GDA00023672982300000717
和
Figure RE-GDA00023672982300000718
代入式⑧就可以得到
Figure RE-GDA00023672982300000719
步骤(4)根据
Figure RE-GDA00023672982300000720
可知，
Figure RE-GDA00023672982300000721
与接地相
Figure RE-GDA00023672982300000722
相电压同相位。因此将
Figure RE-GDA00023672982300000723
相位与三相相电压相位进行比较就可完成接地选相。式中Rfault为故障点过渡电阻。
步骤(5)根据各线路的计算的
Figure RE-GDA00023672982300000724
和对应接地相相电压
Figure RE-GDA00023672982300000725
使用下式计算各线路的对地平均有功功率：
Figure RE-GDA00023672982300000726
根据式⑨求得各线路对地功率，比较各线路接地后一段时间的平均接地功率，最大的即为接地线路。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：依据单相接地故障等值电路，建立方程表述线路零序电流、***电动势产生的对地电流、零序电压、支路对地等效导纳的公式如下：
Figure RE-FDA0002367298220000011
式中
Figure RE-FDA0002367298220000012
为线路零序电流，
Figure RE-FDA0002367298220000013
为***电动势产生的对地电流，
Figure RE-FDA0002367298220000014
为零序电压，YC为该支路对地等效导纳；
步骤(2)：正常运行时，通过单相接地试验测量不同出线不同相别单相接地时的支路零序电流
Figure RE-FDA0002367298220000015
和
Figure RE-FDA0002367298220000016
非故障线路
Figure RE-FDA0002367298220000017
与
Figure RE-FDA0002367298220000018
相等，将
Figure RE-FDA0002367298220000019
和
Figure RE-FDA00023672982200000110
代入式⑥，求得
Figure RE-FDA00023672982200000111
和YC；
步骤(3)：发生单相接地故障后，将
Figure RE-FDA00023672982200000112
YC、
Figure RE-FDA00023672982200000113
和
Figure RE-FDA00023672982200000114
代入式⑧计算故障点对地电流
Figure RE-FDA00023672982200000115
Figure RE-FDA00023672982200000116
步骤(4)：将求得的
Figure RE-FDA00023672982200000117
的相位与三相相电压相位进行比较，与之相位相同的相即为接地相。
2.根据权利要求1所述的适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，其特征是，所述步骤(2)具体包括：
正常运行时，在某出线间隔的某一相进行单相接地试验，可采集到对应的的
Figure RE-FDA00023672982200000118
和
Figure RE-FDA00023672982200000119
然后在另一相进行单相接地试验，得到又一组对应的
Figure RE-FDA00023672982200000120
和
Figure RE-FDA00023672982200000121
非故障线路
Figure RE-FDA00023672982200000122
与
Figure RE-FDA00023672982200000123
相等，将两次的
Figure RE-FDA00023672982200000124
和
Figure RE-FDA00023672982200000125
带入式⑥求解非故障线路的参数
Figure RE-FDA00023672982200000126
和YC；然后换不同的出线间隔重复做试验，求得所有支路的
Figure RE-FDA00023672982200000127
和YC。
3.根据权利要求2所述的适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，其特征是，所述步骤(2)中为提高计算精度，在不同出线进行多个相别的单相接地试验，以验证求解
Figure RE-FDA00023672982200000128
和YC的结果。
4.根据权利要求1所述的适用于小电流接地***的单相接地故障选相方法，其特征是，还包括步骤(5)根据各线路的计算的
Figure RE-FDA0002367298220000021
和对应接地相相电压
Figure RE-FDA0002367298220000022
使用下式计算各线路对地功率：
Figure RE-FDA0002367298220000023
比较各线路接地后一段时间的平均接地功率，最大的即为接地线路。
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