CN1209634C

CN1209634C - 小电流接地***馈线接地故障区段定位方法

Info

Publication number: CN1209634C
Application number: CN 02138941
Authority: CN
Inventors: 夏雨; 姚月娥; 李泰军; 刘全志; 王章启
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2022-08-16
Also published as: CN1397807A

Abstract

本发明公开了一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法，其步骤为：1)监测馈线上各配电开关处的零序电压和零序电流；2)零序电压大于整定值则判定***故障；3)计算故障前后流过各开关的零序电流变化量，求出由区段的各分段开关流入该区段的零序电流；4)根据馈线上流入各区段零序电流的幅值、相位特征可判定该馈线故障状态并定位故障区段。本发明只需测量一条馈线上各分段开关处的零序电流和零序电压，即可实现对此馈线单相接地故障判断和区段定位。本发明方法适用于各种小电流接地***，它采用各开关互相通信的原理，符合了配电自动化向分布式控制发展的要求。

Description

小电流接地***馈线接地故障区段定位方法

技术领域

本发明涉及配电***故障区段定位隔离技术及电力***继电保护技术，具体地说就是一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法。

背景技术

小电流接地***发生单相接地故障虽不形成短路回路，但有引发严重继发事故的可能性，必须迅速地查找出故障区段。传统的重合器、分段器隔离故障区段无法解决小电流接地***单相接地的故障隔离。现有的继电保护装置也只能从电站多条出线中识别故障线路(即微机单相接地选线装置)。

2000年09月06日公开、申请号为0114452.9的发明专利申请提供了一种“小电流接地***接地保护方法”，其步骤为：①监测***的零序电压、各馈线的零序电流，选择监测各相电压和各馈线零序电流；②零序电压大于整定值则判定***故障；③计算故障发生前后各馈线负序电流变化量；④某馈线负序电流变化量大于精确工作电流时，分别可根据负序电流大小、方向或能量函数判定该线路故障。上述专利申请及现有的单相接地保护仅实现接地故障选线的功能，一般需采集并比较各出线的电量信息，才能确定单相接地故障线路，不能适应馈线自动化故障区段自动识别隔离的发展要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法，以克服上述现有技术的不足，实现故障区段的快速识别和隔离。

一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法，包括如下步骤：

(1)在线监测一条馈线上出线开关和各分段开关处的零序电压和零序电流；

(2)零序电压大于整定值时，判定***故障，以零序电压突变时刻为故障发生时刻；

(3)计算故障前后流过出线开关和各分段开关零序电流变化量，并计算流入各区段零序电流；

(4)记馈线上流入各区段零序电流幅值的最大值为I_0MAX，I_0MAX与馈线上流入其他区段零序电流幅值的平均值的比值为K_M，此馈线的最长区段长度与其他区段长度平均值的比值为D_M；若K_M＞K_KD_M，判定单相接地故障点在此馈线上，满足该条件的区段为故障区段，上式中K_K为可靠系数，取值为3。

上述步骤(4)为：记馈线上流入各区段零序电流幅值的最大值为I_0MAX，流入I_0MAX对应区段的零序电流与零序电压夹角为φ；在中性点不接地***中，若sinφ＞0，判定单相接地故障点在此馈线上，满足该条件的区段为故障区段；在中性点经电阻接地***和中性点经消弧线圈接地***中，若cosφ＜0，判定单相接地故障点在此馈线上，满足该条件的区段为故障区段。

本发明只需测量一条馈线上各分段开关处的零序电流和零序电压，即可实现对此馈线单相接地故障判断和区段定位。流入故障区段的零序电流约为接地故障电流，两者方向相同；流入非故障区段的零序电流很小，超前零序电压90度。采用本发明方法进行接地保护，保护精度只与接地故障残流(接地稳态电流)有关，因此本发明方法适用于各种小电流接地***。同时，本方法采用各开关互相通信的原理，符合了配电自动化向分布式控制发展的要求。

附图说明

图1为配电网***零序等效网络的结构示意图；

图2为馈线M上区段b单相接地仿真(R＝5Ω)的结构示意图。

具体实施方式

本方法的基础是馈线上各分段开关都附有三相电压电流传感器，相互间有通信信道联系。其总的思路是：1)监测馈线上各配电开关处的零序电压和零序电流；2)零序电压大于整定值则判定***故障；3)计算故障前后流过各开关的零序电流变化量，求出由区段的各分段开关流入该区段的零序电流；4)根据馈线上流入各区段零序电流的幅值、相位特征可判定该馈线故障状态并定位故障区段。

以两条出线的小配电网***为例，两出线均分为三个区段。记录区段的各分段开关流入该区段的零序电流为流入区段零序电流。设***的e区段某处c相发生单相接地，零序等效网络如图1。图中节点1、4为出线断路器，节点2、3、5、6为线路分段开关；Z_N为中性点接地元件等效阻抗(对于中性点不接地***Z_N＝∞)，R为接地点过渡电阻；为***零序电压，

{\overset{\cdot}{I}}_{0 j} (j = 1, 2, 3,4,5,6)

为流过各开关的零序电流，

{\overset{\cdot}{I}}_{0 ci} (i = a, b, c, d, e, f)

为流过各区段单相对地电容的电流，

为流入故障点的零序电流。流入各区段零序电流

{\overset{\cdot}{I}}_{0 i} (i = a, b, c, d, e, f)

为：

{\overset{\cdot}{I}}_{0 a} = {\overset{\cdot}{I}}_{01} - {\overset{\cdot}{I}}_{02} - {\overset{\cdot}{I}}_{03} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 ca}

{\overset{\cdot}{I}}_{0 b} = {\overset{\cdot}{I}}_{02} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 cb}

{\overset{\cdot}{I}}_{0 c} = {\overset{\cdot}{I}}_{03} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 cc}

{\overset{\cdot}{I}}_{0 d} = {\overset{\cdot}{I}}_{04} - {\overset{\cdot}{I}}_{05} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 cd}

{\overset{\cdot}{I}}_{0 e} = {\overset{\cdot}{I}}_{05} - {\overset{\cdot}{I}}_{06} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 ce} - {\overset{\cdot}{I}}_{F 0}

{\overset{\cdot}{I}}_{0 f} = {\overset{\cdot}{I}}_{06} = {\overset{\cdot}{I}}_{0 cf}

流入故障区段零序电流约为接地故障电流，两者方向相同；流入非故障区段零序电流很小，超前零序电压90度。采用上述方法进行接地保护，保护精度只与接地故障残流有关，因此上述方法适用于各种小电流接地***。

下面对采用不同接地方式的3个10kV***进行分析，各***描述如下：

各***中性点接地元件等效阻抗记为Z_N；***所有出线均折算为架空线，其中一条架空出线M分为三个区段La＝2km，Lb＝3km，Lc＝1km，则根据馈线M的各区段长度，得D_M＝2。

(1)***1为中性点不接地方式(Z_N＝∞)，架空出线总长为18km。

(2)***2为中性点高阻接地方式，Z_N＝R_N＝2000Ω，架空出线总长为81km。

(3)***3为中性点经消弧线圈接地方式，Z_N＝6000+j345.4Ω，架空出线总长为506km。

对***1中馈线M的区段b发生单相接地故障，接地点过渡电阻R＝5Ω的情况仿真，流入各区段零序电流如图2。图中流入故障区段b零序电流i_0b与流入健全区段零序电流i_0a、i_0c幅值差异明显，相位相反。

对***1、2、3中单相接地故障发生在线路M的b区段，R＝5Ω的情况，R＝2000Ω的情况；单相接地故障发生在其他线路的情况进行仿真，所有仿真结果汇总如表1。表中I_0a为流入区段a的零序电流，I_0b为流入区段b的零序电流，I_0c为流入区段c的零序电流，φ_b为流入区段b零序电流与零序电压的夹角。由表1的结果可知，在接地点过渡电阻R＝5Ω和R＝2000Ω的情况下，K_M和I_0MAX对应的φ_b仅有微小变化，运用流入区段零序电流的幅值、相位特征可以准确判断单相接地故障区段，上述方法具有很强的抗接地过渡电阻能力。

该方法能实现小电流接地***馈线接地故障区段的准确定位，克服了传统的小电流接地***接地保护需采集并比较各出线的电量信息，且仅能实现接地故障选线的不足。

表1 单相接地仿真结果汇总

	***1(NUG)				***2(NRG)				***3(NEG)
	***1(NUG)				***2(NRG)				***3(NEG)				接地故障点	馈线M上区段b		不在馈线M上		馈线M上区段b		不在馈线M上		馈线M上区段b		不在馈线M上
接地点过渡电阻R/Ω	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	接地故障点	馈线M上区段b		不在馈线M上		馈线M上区段b		不在馈线M上		馈线M上区段b		不在馈线M上
接地点过渡电阻R/Ω	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	5	2000	3I_0a/A	0.0924	0.0905	0.0924	0.0904	0.0922	0.0420	0.0922	0.0420	0.0922	0.0690	0.0922	0.0690
3I_0b/A	0.6928	0.6788	0.1386	0.1357	5.4371	2.4751	0.1383	0.0630	1.4131	1.0575	0.1384	0.1033	3I_0a/A	0.0924	0.0905	0.0924	0.0904	0.0922	0.0420	0.0922	0.0420	0.0922	0.0690	0.0922	0.0690
3I_0b/A	0.6928	0.6788	0.1386	0.1357	5.4371	2.4751	0.1383	0.0630	1.4131	1.0575	0.1384	0.1033	3I_0c/A	0.0462	0.0452	0.0462	0.0452	0.0461	0.0210	0.0461	0.0210	0.0461	0.0345	0.0461	0.0345
K_M	9.7951	10.0044	2.0000	2.00015	78.6276	78.5746	2.0000	2.0000	20.4352	20.4348	2.0014	2.0019	3I_0c/A	0.0462	0.0452	0.0462	0.0452	0.0461	0.0210	0.0461	0.0210	0.0461	0.0345	0.0461	0.0345
K_M	9.7951	10.0044	2.0000	2.00015	78.6276	78.5746	2.0000	2.0000	20.4352	20.4348	2.0014	2.0019	sinφ_b	0.9990	1.0000	-1.0000	-1.0000
cosφ_b					-0.7490	-0.7495	0.0000	0.0000	-0.9845	-0.9707	0.0000	0.0000	sinφ_b	0.9990	1.0000	-1.0000	-1.0000
cosφ_b					-0.7490	-0.7495	0.0000	0.0000	-0.9845	-0.9707	0.0000	0.0000	故障区段定位，(K_kD_M＝6)	K_M＞6，I_0MAX＝I_0bsinφ_b大于0区段b故障		K_M＜6馈线M健全		K_M＞6，I_0MAX＝I_0bcosφ_b小于0区段b故障		K_M＜6馈线M健全		K_M＞6，I_0MAX＝I_0bcosφ_b小于0，区段b故障		K_M＜6馈线M健全

Claims

1.一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地***馈线接地故障区段定位方法，其特征在于：步骤(4)为：记馈线上流入各区段零序电流幅值的最大值为I_0MAX，流入I_0MAX对应区段的零序电流与零序电压夹角为φ；在中性点不接地***中，若sinφ＞0，判定单相接地故障点在此馈线上，满足该条件的区段为故障区段；在中性点经电阻接地***和中性点经消弧线圈接地***中，若cosφ＜0，判定单相接地故障点在此馈线上，满足该条件的区段为故障区段。