CN102856891B - 一种馈线自适应零序电流保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种馈线自适应零序电流保护方法，能够根据馈线零序电流的特征，自适应地对馈线零序电流测量值进行修正，确保在线路发生多回线接地故障时，基于单回线接地故障的整定值仍然适用。本发明可大大提高零序电流保护的可靠性，而且该方法只需在传统馈线零序电流保护基础上，增加对母线电压量信息的收集和处理，通信量小，易于工程实现。

Description

一种馈线自适应零序电流保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统接地故障的保护技术领域，更具体地说，涉及一种馈线自适应零序电流保护方法。

背景技术

中性点经小电阻接地是我国中压配网的主要接地方式之一。由于零序电流保护具有原理简单、所需元件少等优点，对于小电阻接地系统的馈线接地故障，目前均采用零序电流保护实现故障的隔离。传统馈线零序电流保护在定值整定上仅考虑了系统发生单回线接地故障时的零序电流特点。然而，随着现代配电网络的不断发展，同杆多回线的应用更加广泛，使得馈线接地故障的种类越来越多，也越来越复杂。当多回线发生接地故障时，零序电流的分布特征与单回线接地故障相比发生了巨大改变，这必然对馈线零序电流保护动作构成严重影响。因此必须针对多回线复杂故障的特点，从保护原理、策略上加以改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种馈线自适应零序电流保护方法，以实现根据小电阻接地系统多回线接地故障的特点对电流测量值进行自适应调整，最大限度的保证了馈线零序电流保护动作的可靠性，从而为小电阻接地系统的各种接地故障提供了有效的保护。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种馈线自适应零序电流保护方法，包括：

S1、继电保护装置上电；

S2、赋初值给馈线零序保护整定值I_L0.set和馈线零序电流下限值I_L0.min；

S3、测量并计算出馈线零序电流及母线相电压的工频相量值

S4、判断是否满足馈线零序电流的幅值I_L0.min≤I_L0i≤I_L0.set；

如果满足，则比较母线相电压的幅值U_A、U_B、U_C，将幅值最小的一项判定为故障相，并根据公式计算故障类型；

其中，Z_SΣ＝2(Z_S1+Z_T1)+(Z_T0+3R_g)，为故障相在故障发生前的电压工频相量值，为故障相在故障发生后的电压工频相量值，Z_S1为主变压器高压侧的系统正序阻抗，Z_T1为变压器正序阻抗，Z_T0为接地变压器零序阻抗，R_g为中性点接地电阻；

如果不满足，则确定故障类型系数

S5、根据公式实时计算馈线电流工频相量值；

S6、判断幅值是否满足I'_L0i≥I_L0.set；

如果满足，则启动馈线零序保护，同时计时寄存器TL开始计时；

如果不满足，则返回步骤S3；

S7、当计时寄存器TL达到设定值T_L.set时，切除故障线路。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种馈线自适应零序电流保护方法，能够根据馈线零序电流的特征，自适应地对馈线零序电流测量值进行修正，确保在线路发生多回线接地故障时，基于单回线接地故障的整定值仍然适用。因此，本发明可大大提高零序电流保护的可靠性，而且该方法只需在传统馈线零序电流保护基础上，增加对母线电压量信息的收集和处理，通信量小，易于工程实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种馈线自适应零序电流保护方法流程图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种馈线自适应零序电流保护方法，以实现根据小电阻接地系统多回线接地故障的特点对电流测量值进行自适应调整，最大限度的保证了馈线零序电流保护动作的可靠性，从而为小电阻接地系统的各种接地故障提供了有效的保护。

如图1所示，一种馈线自适应零序电流保护方法，包括：

S1、继电保护装置上电；

S2、赋初值给馈线零序保护整定值I_L0.set和馈线零序电流下限值I_L0.min；

S3、测量并计算出馈线零序电流及母线相电压的工频相量值

S4、判断是否满足馈线零序电流的幅值I_L0.min≤I_L0i≤I_L0.set；

如果满足，则比较母线相电压的幅值U_A、U_B、U_C，将幅值最小的一项判定为故障相，并根据公式计算故障类型；

其中，Z_SΣ＝2(Z_S1+Z_T1)+(Z_T0+3R_g)，为故障相在故障发生前的电压工频相量值，为故障相在故障发生后的电压工频相量值，Z_S1为主变压器高压侧的系统正序阻抗，Z_T1为主变压器正序阻抗，Z_T0为接地变压器零序阻抗，R_g为中性点接地电阻；

如果不满足，则确定故障类型系数

S5、根据公式实时计算馈线电流工频相量值；

S6、判断幅值是否满足I'_L0i≥I_L0.set；

如果满足，则启动馈线零序保护，同时计时寄存器TL开始计时；

如果不满足，则返回步骤S3；

S7、当计时寄存器TL达到设定值T_L.set时，切除故障线路。

下面举一个工程实施例来做更具体的说明：

本实施例中选取了几种不同接地故障，对本发明的保护特性作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

以某10kV变电站零序保护数据为例，其接地变零序电流保护的整定值为I_G0.set＝75A，延时t_G0.act＝1s；馈线零序电流保护的整定值为I_L0.set＝60A，t_L0.act＝0.6s；零序电流下限值I_L0.min＝20A。经计算，其系统总阻抗为Z_SΣ＝37.2∠18.4°Ω，故障发生前相电压为V_A|0＝6.06∠30°kV(以A相为例)。

情况1：

馈线F1在A相发生单相接地故障，保护测得零序电流的工频相量为V_A|f＝3∠22.4°kV。接地变零序电流保护：经判断满足I_G0>I_G0.set，保护启动并等待延时；馈线零序电流保护：经判断I_L01>I_L0.set，不满足修正条件，所以故障类型系数保持为测量值仍为同时由于I'_L01>I_L0.set，保护启动并等待延时。由于馈线保护延时比较短，因此经0.6s先于接地变动作。故障馈线被切除后，接地变零序保护返回。

情况1表明本发明能确保单回线单相接地故障下零序电流保护动作的正确性。

情况2：

馈线F1在A相发生单相高阻接地故障，保护测得零序电流的工频相量为V_A|f＝5.6∠28.8°kV。接地变零序电流保护：经判断I_G0<I_G0.set，保护不启动；馈线零序电流保护：经判断I_L0.min<I_L01<I_L0.set，所以故障类型系数被修改为测量值仍为同时由于I'_L01<I_L0.set，保护不启动。

情况2表明本发明不影响高阻接地故障下零序电流保护的动作性能。

情况3：

馈线F1在AB相发生两相接地故障，保护测得零序电流的工频相量为V_A|f＝5.2∠47.4°kV，V_B|f＝5.4∠-111°kV。接地变零序电流保护：经判断满足I_G0>I_G0.set，保护启动并等待延时；馈线零序电流保护：经判断I_L01>I_L0.set，不满足修正条件，所以故障类型系数保持为测量值仍为同时由于I'_L01>I_L0.set，保护启动并等待延时。由于馈线保护延时比较短，因此经0.6s先于接地变动作。故障馈线被切除后，接地变零序保护返回。

情况3表明本发明能确保单回线两相接地故障下零序电流保护动作的正确性。

情况4：

馈线F1、F2在A相同时发生了两回线同相接地故障，其中F1单独故障时电流应为受F2在同相接地故障的相互作用影响，保护测得实际零序电流的工频相量为 故障相V_A|f＝0.6∠17.6°kV。接地变零序电流保护：经判断满足I_G0>I_G0.set，保护启动并等待延时；馈线零序电流保护：经判断满足I_L0.min<I_L01<I_L0.set，I_L02>I_L0.set，所以保护计算出两馈线故障类型系数分别为测量值被修正为同时由于I'_L01>I_L0.set，I'_L02>I_L0.set，保护启动并等待延时。经0.6s馈线零序电流保护动作。故障馈线被切除后，接地变零序保护返回。

传统零序保护对这种情况容易出现拒误动。这是由于保护将依照测量值判定为I_L01<I_L0.set，I_L02>I_L0.set，I_G0>I_G0.set，也就是接地变零序保护启动的同时，馈线零序保护却只对L2启动，而对L1拒动；经0.6s后L2被切除，同时恢复到L1单相接地故障的情况，此时虽然馈线零序保护能对L1启动了，但由于接地变零序保护在一开始启动后，由于测量值一直大于整定值而无法返回，因此往往会先于馈线零序保护动作，造成误动。

情况4表明本发明能确保多回线同相接地故障下零序电流保护动作的正确性。

情况5：

馈线F1、F2同时发生两回线异相接地故障(F1为B相而F2为A相)，其中F1单独故障时电流应为受F2在异相接地故障的相互作用影响，保护测得实际零序电流的工频相量为 接地变零序电流保护：经判断满足I_G0>I_G0.set，保护启动并等待延时；馈线零序电流保护：经判断，I_L01>I_L0.set，I_L02>I_L0.set，不满足修正条件，所以故障类型系数保持为测量值保持不变，同时由于I'_L01>I_L0.set，I'_L02>I_L0.set，保护启动并等待延时。经0.6s馈线零序电流保护动作。故障馈线被切除后，接地变零序保护返回。

情况5表明本发明能确保多回线异相接地故障下零序电流保护动作的正确性。

因此，上述实施例表明本发明能够根据零序电流的分布特征正确对馈线零序测量值进行正确调整，确保不同馈线接地故障下馈线零序电流保护动作的有效性，防止接地变零序电流保护的误动作。因此本发明可大大提高零序电流保护的选择性和可靠性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种馈线自适应零序电流保护方法，其特征在于，包括：

S1、继电保护装置上电；

S2、赋初值给馈线零序保护整定值I_L0.set和馈线零序电流下限值I_L0.min；

S3、测量并计算出馈线零序电流及母线相电压的工频相量值

S4、判断是否满足馈线零序电流的幅值I_L0.min≤I_L0i≤I_L0.set；

如果满足，则比较母线相电压的幅值U_A、U_B、U_C，将幅值最小的一项判定为故障相，并根据公式计算故障类型；

其中，Z_SΣ＝2(Z_S1+Z_T1)+(Z_T0+3R_g)，为故障相在故障发生前的电压工频相量值，为故障相在故障发生后的电压工频相量值，Z_S1为主变压器高压侧的系统正序阻抗，Z_T1为主变压器正序阻抗，Z_T0为接地变压器零序阻抗，R_g为中性点接地电阻；

如果不满足，则确定故障类型系数

S5、根据公式实时计算馈线电流工频相量值；

S6、判断幅值是否满足I'_L0i≥I_L0.set；

如果满足，则启动馈线零序保护，同时计时寄存器TL开始计时；

如果不满足，则返回步骤S3；

S7、当计时寄存器TL达到设定值T_L.set时，切除故障线路。