CN101435845A - 小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法 - Google Patents

小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法 Download PDF

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Abstract

一种小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法，包括以下步骤：1.将不同位置的双回线进行编号并预置在接地转移装置的微机中；2.由微机实时采集、计算变电站母线上的相、线电压及零序电压和各线路零序电流，判别系统有无接地及接地的相别，当系统发生单相接地故障时，由微机给出接地相的分相开关合闸指令，同时给出录波指令；录波完成后，微机结合双回线的编号通过测量的零序电压和零序电流进行选线操作；然后，通过微机按测量双回线第一线接地电流分流值方程、测量双回线第二线接地电流分流值方程、测量流入故障点接地电流值方程和测量线路末端到故障点之间的距离方程进行计算，求得双回线某一点接地时接地点的所在位置，即线路末端到故障点之间的距离。

Description

小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法
技术领域
本发明属于电力系统故障测距方法，特别涉及一种小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法。
背景技术
目前，在电力系统发生短路故障时，由于短路电流很大，以电流、电压为参量实现了故障测距，可知故障点的距离。但是，在小接地电流系统发生单相接地故障时，由于接地电流很小，仅为系统的对地电容电流，并且其电流大小只与运行方式和接地程度相关，而与接地位置无关，因此难以实现接地故障测距。为此，目前在查找接地点方面仍在沿用传统的人工沿线巡线方法。
发明内容
本发明的目的是要克服已有技术存在的上述不足，提供一种可准确测量接地故障点距离的小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法。
本发明的小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法，包括以下步骤：
1、将不同位置的双回线进行编号并预置在接地转移装置的微机中；
2、由微机实时采集、计算变电站母线上的相、线电压及零序电压和各线路零序电流，判别系统有无接地及接地的相别，当系统发生单相接地故障时，由微机给出接地相的分相开关合闸指令，同时给出录波指令；
3、录波完成后，微机结合双回线的编号通过测量的零序电压和零序电流进行选线操作；
4、然后，通过微机按测量双回线第一线接地电流分流值方程、测量双回线第二线接地电流分流值方程、测量流入故障点接地电流值方程和测量线路末端到故障点之间的距离方程进行计算，求得双回线某一点接地时接地点的所在位置，即线路末端到故障点之间的距离；
所述的测量双回线第一线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)＝A*IJ         (1)
所述的测量双回线第二线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)＝B*IJ         (2)
所述的测量流入故障点接地电流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)+U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)＝IJ                                    (3)
所述的测量线路末端到故障点之间的距离方程为
X＝L*(A*IJ—B*IJ)/(A*IJ+B*IJ)                       (4)
式中各符号表示含义如下：
标有“″”为接地转移时的值，标有“′”为接地时的值，未标“″”与“′”的为正常运行时的值，I01为双回线第一线的零序电流，I02为双回线第二线的零序电流，U0为母线上的零序电压，A*IJ为双回线第一线故障相上的接地电流，B*IJ为双回线第线二故障相上的接地电流，其中A和B为分流系数，A＝(L-X)/2L，B＝(L+X)/2L，IJ为流入接地点的接地电流，L为每条线路长度，X为线路末端到故障点的距离。
在上述方程中，测量双回线第线一接地电流分流值方程、测量双回线第二线接地电流分流值方程是两个基本方程，是实现接地判别、接地电流测量、故障定位的重要方程。
两个基本方程是一个零序电流“三差”方程，其中第一差(I01′—I01)与(I02′—I02)为系统接地时产生的零序电流增量，第二差(I01″—I01)与(I02″—I02)为接地转移时产生的零序电流增量，第三差U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)与U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)，将第一差乘以一个接地系数U0″/U0′，然后在与第二差实行等价差值运算，其目的是为了消除每条线路中自身对地电容电流分量，因在每条线路第一差与第二差中都有一个自身对地电容电流，经此三差方程处理后，可消除自身对地电容电流影响，并且对非接地回路而言，三差方程的值是等于零的，对接地回路而言，三差方程的值为故障相上流过的接地电流，使双回路的每路接地电流分流结果与接地点的位置成比例关系。
本发明的有益效果是；
由两个基本方程的和可确知系统接地时接地电流的值；由两个基本方程的差可确知接地的线路，当其差为正时，接地点在线路1上，反之在线路2上；由第四个方程可确知接地点的距离；选线结果不受双回线线路上有无T接线路及自身对地电容电流是否平衡等因素的影响；选线结果不受零序CT三相不平衡及双回线三项阻抗不平衡的影响；选线结果不受消弧线圈过补与欠补及安装位置的影响；选线结果不受系统运行方式限制，按当前运行方式自动生成相应的结果；本测距方法也适用环网运行线路某点接地时故障测距要求。
附图说明
图1是实施本发明所采用的分相接地保护装置的接线原理图。
具体实施方式
如图1所示，小接地电分相接地保护装置具有消弧、过压、人身感电保护功能，同时又有准确识别接地回路和双回线接地故障测距功能，是促进提高小接地电流系统安全可靠运行的一种保护装置。具体由快速分相操作的分相开关1、零序电流互感器3及微机2构成。其中分相开关1一端通过刀闸连接系统A、B、C三相电源，另一端封星后经零序电流互感器3直接与变电站的接地网相连。由于分相开关1之间设有机械和程序闭锁，只允许单相合分闸，故其装置是一分相接地保护装置。工作时，由微机2实时采集、计算变电站母线上的相、线电压及零序电压，判别系统有无接地及接地的相别，当系统发生单相接地故障时，由微机2给出接地相的分相开关合闸指令，同时给出录波指令，对母线上故障前(50ms)以及故障转移后(150ms)的相、线电压、零序电压和各线零序电流进行录波。接地相的分相开关1合闸后直接将接地相与大地等电位起来，并让系统的接地电流完全转移到此保护接地点上来，故障接地点的接地电流趋于零。由于装置的动作速度很快，从系统发生接地时刻起到将接地相100％重复接地的时间小于50毫秒，使故障点的接地电流还没燃烧起来接地电流就消失了，因而加装这一分相接地保护后，在系统发生单相接地故障时不产生电弧，对于防止接地电弧飞弧发展成相间短路故障有很好的保护作用。如果系统接地是间歇性的，经此保护装置可以将间歇性接地变成一种稳态接地，对于防止间歇性接地过电压也有很好的能保护作用。如果接地是由于人身感电造成的，如同触摸带有地线的带电体上，可以使触电人员迅速脱离电源，对减轻触电人员伤害程度也有很好的保护作用。
录波完成后，微机结合双回线的编号，将测量的正常运行时单回线的零序电流I0、双回线第一线的零序电流I01、双回线第二线的零序电流I02，接地时单回线的零序电流I0′、母线上的零序电压U0′、双回线第一线的零序电流I01′、双回线第二线的零序电流I02′，接地转移时母线上的零序电压U0″、双回线第一线的零序电流I01″、双回线第二线的零序电流I02″、单回线的零序电流I0″按照双回线接地转移特征公式
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)+U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)
以及单回线接地转移特征公式
U0″/U0′×(I0′—I0)—(I0″—I0)
进行计算，并与通过零序电流互感器3测得的接地转移时流入接地点(经接地相的分相开关1流过)的接地电流IJ进行比较；
当计算结果位于±0.1IJ范围内(即≧-0.1IJ或≦0.1IJ)，说明线路为非故障线路；当计算结果在(1±0.1)IJ范围内(即≧0.9IJ或≦1.1IJ)，说明线路为故障线路。
然后，通过微机按测量双回线第一线接地电流分流值方程、测量双回线第二线接地电流分流值方程、测量流入故障点接地电流值方程和测量线路末端到故障点之间的距离方程进行计算，求得双回线(环网)某一点接地时接地点的所在位置；
所述的测量双回线第一线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)＝A*IJ        (1)
所述的测量双回线第二线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)＝B*IJ        (2)
所述的测量流入故障点接地电流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)+U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)＝IJ                                   (3)
所述的测量线路末端到故障点之间的距离方程为
X＝L*(A*IJ—B*IJ)/(A*IJ+B*IJ)                      (4)
式中各符号表示含义如下：
标有“″”为接地转移时的值，标有“′”为接地时的值，未标“″”与“′”的为正常运行时的值，I01为双回线第一线的零序电流，I02为双回线第二线的零序电流，U0为母线上的零序电压，A*IJ为双回线第一线故障相上的接地电流，B*IJ为双回线第二线故障相上的接地电流，其中A和B为分流系数，IJ为流入接地点的接地电流，A＝(L-X)/2L，B＝(L+X)/2L，L为每条线路长度，X为线路末端到故障点的距离。

Claims (1)

1、一种小接地电流系统双回线单相接地故障测距方法，其特征是：
1.1、将不同位置的双回线进行编号并预置在接地转移装置的微机中；
1.2、由微机实时采集、计算变电站母线上的相、线电压及零序电压和各线路零序电流，判别系统有无接地及接地的相别，当系统发生单相接地故障时，由微机给出接地相的分相开关合闸指令，同时给出录波指令；
1.3 录波完成后，微机结合双回线的编号通过测量的零序电压和零序电流进行选线操作；
1.4 然后，通过微机按测量双回线第一线接地电流分流值方程、测量双回线第二线接地电流分流值方程、测量流入故障点接地电流值方程和测量线路末端到故障点之间的距离方程进行计算，求得双回线某一点接地时接地点的所在位置，即线路末端到故障点之间的距离；
所述的测量双回线第一线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)＝A*IJ            (1)
所述的测量双回线第二线接地电流分流值方程为：
U0″/U0′×(I02′—I02)—(I02″—I02)＝B*IJ              (2)
所述的测量流入故障点接地电流值方程为：
U0″/U0′×(I01′—I01)—(I01″—I01)+U0″/U0′×(I02′—I02)
—(I02″—I02)＝IJ                                     (3)
所述的测量线路末端到故障点之间的距离方程为
X＝L*(A*IJ—B*IJ)/(A*IJ+B*IJ)           (4)
式中各符号表示含义如下：
标有“″”为接地转移时的值，标有“′”为接地时的值，未标“″”与“′”的为正常运行时的值，I01为双回线第一线的零序电流，I02为双回线第二线的零序电流，U0为母线上的零序电压，A*IJ为双回线第一线故障相上的接地电流，B*IJ为双回线第线二故障相上的接地电流，其中A和B为分流系数，A＝(L-X)/2L，B＝(L+X)/2L，IJ为流入接地点的接地电流，L为每条线路长度，X为线路末端到故障点的距离。
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