CN102998582A - 配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，本发明的相间短路检测采用突变电流作为判定依据，这样即使线路的继电保护整定值改动或者用电负荷增加导致最大电流发生改变，也可以适用本发明所述方法，适用性更广。本发明中的单相接地故障检测方法采用检测暂态电容电流的方法，启动值大大降低，适用范围更广，而且检测准确、灵敏度高，可靠性高。
Description
技术领域：
本发明涉及配电技术领域，具体讲是一种配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法。
背景技术：
配电网络是城市和农村供电的载体，配电网络的稳定性和安全性，直接关系到千家万户的供电安全，具有重要的经济价值和社会意义。配电网络中的配电线路大部分是采用架空线路，目前配电架空线路上，运行参数一般都是通过变电站内馈线开关和线路上安装的带有智能控制器的柱上开关来获得，由于配电线路是最容易发生故障的系统之一，相间短路故障和单相接地故障也是配电线路故障中最常见的故障形式。
目前的相间短路故障一般通过检测线路运行的最大电流作为判定依据，当检测到线路中的最大电流超过某设定值时，便判断为相间短路故障，这种检测方法，当线路的继电保护整定值改动或者线路的用电负荷增加后，就需要重新设定该设定值，这样原来的检测单元就不再适用原有线路，适用性较差。
目前的单相接地故障的检测一般是利用故障指示器或FTU检测单相接地故障，它有以下几种方法：
（1）零序电流法：这种检测方法只适用于中性点不接地系统。
（2）电容电流法：它通过检测电容电流的变化方式，来检测单相接地，该方法缺点为，对传感器测量精度要求高，可靠性差，难以适应结构复杂的网络。
（3）首半波法：利用在发生单相接地瞬间，故障线路的电容电流和电压首半波的幅值和方向与正常情况下不同来进行判断。这种方法的缺点是，前提条件是故障发生在相电压接近最大值瞬间，理论上有“死区”。
（4）5次谐波法：由于5次谐波信号含量小、波动大，该方法可靠性差。
（5）注入信号法：发生永久性接地故障后利用暂时闲置的电压互感器注入一定频率的交流信号电流，通过检测故障线路中注入信号的路径和特征来实现故障定位。该方法取得了一定程度的应用，但存在以下缺点：接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流，降低检测灵敏度和可靠性；需设计专用的大功率信号发生器，硬件成本高；受系统固有谐波干扰大。
发明内容：
本发明的目的是，克服现有的技术缺陷，提供一种适用性较广，检测灵敏度高，可靠性好的配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法。
本发明提供的技术方案是：本发明提供一种配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，它包括以下步骤：
在线路中设置检测器分别检测三相线路中的电流I、电容电流Ic以及各相线路的线电压U；
若某相线路中的电流I大于等于300A，且持续时间在0.02秒到3秒之间，且从电流I大于等于300A时起，3秒后I等于0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现短路故障；
若某相线路中的电容电流Ic突然变为稳态电容电流Id的2.5到3.5倍之间，且该相线路的线电压U降低3KV以上，且该相线路的电流I不为0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现单相接地故障。
所述稳态电容电流
其中U为线电压，单位为KV，L为架空线路长度，单位为KM，Id单位为A。系数2.7，用于无架空地线的线路，系数3.3适用于有架空地线的线路。
所述检测器检测三相线路中的电容电流Ic,时，每隔20ms采集一次电流。这是因为在消弧线圈接地系统中，电容电流接近于零，由于消弧线圈的启动需要一定时间，因此采用每隔20ms采集一次电流，在消弧线圈启动前存储记忆电流的变化值，这样就可以适应消弧线圈接地系统。
采用本发明检测方法后具有以下优点：
本发明的相间短路检测不是采用最大电流作为判定依据，而是采用突变电流作为判定依据，这样即使线路的继电保护整定值改动或者用电负荷增加导致最大电流发生改变，也可以适用本发明所述方法，适用性更广。本发明中的单相接地故障检测方法采用检测暂态电容电流的方法，暂态电容电流约为稳态电容电流的3倍，而架空线路中的稳态电容电流的电流值较小，一般10KV母线上长度为45KM的架空线路上会产生1A的稳态电容电流，这样暂态电容电流就约为3A，这样检测器中接地检测电容电流启动值采用1A即可，启动值大大降低，适用范围更广，而且只需要检测电容电流值，以及线电压和电流这三个参数即可，不受励磁涌流、高次谐波、电流拨动，尤其是电缆分布电容旁路的影响，检测准确、灵敏度高，可靠性高。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明做详细说明：
本发明提供一种配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，它包括以下步骤：
在线路中设置检测器分别检测三相线路中的电流I、电容电流Ic以及各相线路的线电压U；每个检测器分为三个检测终端，分别设在三相线路中，每个检测终端内置电流互感器、电压互感器和单片机来检测线路中的电流I、线电压U以及电容电流Ic。
若某相线路中的电流I大于等于300A，且持续时间在0.02秒到3秒之间，且从电流I大于等于300A时起，3秒后I等于0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现短路故障；配电线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短接，此时变电站和故障点之间的回路上会流过很大的电流，同时变电所的继电保护装置会按照设定规则启动保护，使得线路跳闸断电，因此线路中会出现300A以上的突变电流，该突变电流持续时间不超过3秒，且3秒后该线路处在停电状态。以上3个条件都满足，则检测终端判断该位置的线路出现短路故障。
若某相线路中的电容电流Ic突然变为稳态电容电流Id的2.5到3.5倍之间，且该相线路的线电压U降低3KV以上，且该相线路的电流I不为0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现单相接地故障。线路发生单相接地时，会出现线路对地的分布电容放电电流，接地线路的电压下降，以及该线路的零序电流大，因此若线路中出现突然增大的暂态电容电流，即电容电流Ic突然变为稳态电容电流Id的2.5到3.5倍之间，且该线路接地电压突然下降，并且接地线路仍然处在供电状态，则则检测终端判断该位置后的线路出现单相接地故障。
所述稳态电容电流其中U为线电压，单位为KV，L为架空线路长度，单位为KM，Id单位为A。系数2.7，用于无架空地线的线路，系数3.3适用于有架空地线的线路。
所述检测器检测三相线路中的电容电流Ic,时，每隔20ms采集一次电流。这是因为在消弧线圈接地系统中，电容电流接近于零，由于消弧线圈的启动需要一定时间，因此采用每隔20ms采集一次电流，在消弧线圈启动前存储记忆电流的变化值，这样就可以适应消弧线圈接地系统。
Claims (3)
1.一种配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：
在线路中设置检测器分别检测三相线路中的电流I、电容电流Ic以及各相线路的线电压U；
若某相线路中的电流I大于等于300A，且持续时间在0.02秒到3秒之间，且从电流I大于等于300A时起，3秒后I等于0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现短路故障；
若某相线路中的电容电流Ic突然变为稳态电容电流Id的2.5到3.5倍之间，且该相线路的线电压U降低3KV以上，且该相线路的电流I不为0，上述三个条件均满足时，则判断该位置的该相线路之后出现单相接地故障。
2.根据权利要求1所述的配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，其特征在于：所述稳态电容电流
其中U为线电压，单位为KV，L为架空线路长度，单位为KM，Id单位为A。
3.根据权利要求1所述的配电线路相间短路故障以及单相接地故障的检测方法，其特征在于：所述检测器检测三相线路中的电容电流Ic,时，每隔20ms采集一次电流。
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