CN103235234A - 一种有消孤线圈系统的接地检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有消孤线圈系统的接地检测方法，包括步骤：以基波零序电压Uo为基准,将基波零序电流Io分为：有功分量Ia=Io·cosφ，无功分量Ir=Io·sinφ；按Pa=1/T∫_t ^t+T Uo（t）·Io（t）·dt算出有功功率值Pa；若┃Pa┃≥Pozd，则判定为接地线路，若┃Pa┃<0.2-0.3·Pozd，则判定为未接地线路，其中：Pozd=0.5·Pqa，Pqa为消孤线圈的有功功率损耗。本发明通过判断故障基波电流的有功分量和有功功率的大小,可以准确的找出接地故障线路。

Description

一种有消孤线圈系统的接地检测方法

技术领域

本发明涉及一种有消孤线圈系统的接地检测方法。 

背景技术

根据统计资料表明,在电力系统中,线路接地故障占总故障的70%以上。因而,在我国电力系统中的6KV-35KV中压系统为了减少短路故障,减少停电,大部分采用中性点不接地方式，即：不接地系统(不带消弧线圈补偿);当系统所接线路较多、较长、或电缆较多时,系统对地电容电流较大(如超过10A),当发生单相接地故障后,会引起弧光过电压等一系列问题,影响电网安全运行。为此,规程规定当系统对地电容电流超过10A时应装设消弧线圈进行补尝,使故障点仅流过补偿后的零序电流,成为经消弧线圈接地系统,此两种系统通称为小电流接地系统。在这种小电流接地系统中,出现接地故障时,接地故障点仅流过系统对地电容电流或补偿后的电容(或电感)电流,因接地故障电流较小,不必立即跳闸切除故障,而是采用微机式接地检测(选线)装置或带接地检测功能的微机式线路保护选出接地线路,发出信号,由运行人员采取措施(如转移负荷)后再跳开断路器切除故障。 

目前电力系统中投运的微机式接地选线装置品种和数量虽然很多,但是正确动作率不高,尤其是在经消弧线圈接地系统中动作正确率很低,给运行单位造成困难,许多都退出运行。因而,多年来中性点经消弧线圈接地的电力系统单相接地选线问题,是电力系统的难题之一。 

在小电流接地系统中,正常情况下,系统三相电压对称平衡,三相对地电容相等,在各引出线路的零序电流互感器中无零序电流通过。当某一线路发生单相接地故障时,电压互感器开口三角绕组输出零序电压,系统各线路的零序电流互感器原方均有零序电流通过,零序电流互感器副方输出二次零序电流。 

目前国内生产的微机式接地检测(选线)装置常用的接地检测方法如下: 

对不接地系统(不带消弧线圈补偿): 

A.用零序电压作为启动判据,零序电压大于整定值时启动,进行下面的判断； 

B.用零序电流的方向和大小判断出接地线路 

非故障线路的零序电流为本线路的电容电流,其方向超前零序电压约90度,故障线路的零序电流等于所有非故障线路零序电容电流之和减去本线路的电容电流之差,其方向滞后零序电压约90度,与非故障线路的零序电流方向相反,以零序电流的方向可以明确的选出接地线路。 

对经消弧线圈接地的系统: 

A.用零序电压Uo作为启动判据,零序电压Uo大于整定值时启动,进行下面的判断； 

B.用零序电流Io的5次谐波分量的方向和大小判断出接地线路。 

由于消弧线圈的补偿作用(一般为过补偿),使接地线路的零序电流(为电感电流)与非故障线路的零序电流相位基本相同,超前零序电压约90度,幅值也不一定比非故障线路的零序电流大。因此,无法以基波零序电流方向来判断出接地线路。对于零序电流里的5次谐波分量则不同,因为对5次谐波而言,电容的电抗减小5倍,电感的电抗增大5倍,通过消弧线圈的零序电流5次谐波分量很小,不起补偿作用。接地线路零序电流里的5次谐波分量滞后于零序电压里的5次谐波分量约90度,与未接地线路零序电流里的5次谐波分量方向相反,理论上讲,利用零序电流里的5次谐波分量的方向可以判断选出接地故障线路。 

但是,实际上确不能准确判断出接地线路,造成这种状况的原因有两个﹕ 

A.传统(常规)的零序电流互感器性能不好 

目前国内生产的零序电流互感器性能仍维持60年代产品的水平,产品样本和出厂说明书上厂家对零序电流互感器均不能给出变比,也无误差保证指标。经实际测量,在原方零序电流为5A及以下时,各厂家生产的零序电流互感器,变比误差达20%以上,角误差达20度以上,在原方零序电流小于2A时误差更大,国内生产的微机接地检测(选线)装置和微机保护采用的零序电流方向原理和零序电流内5次谐波电流方向原理在这样大的互感器误差下均无法保证接地检测的准确度，造成误动或拒动。 

传统(常规)的零序电流互感器为什么误差这样大呢,这是因为零序电流互感器 的工作条件属于套管型（或称母线型）电流互感器,这种电流互感器原方无绕组，而是将被测回路的导体(引线套管或汇流排)或电缆穿过它的内孔，作为原方绕组，因而仅有1匝。常规套管型电流互感器在其原方电流小于50A时已不能保证准确度,这是因为它原方绕组仅有1匝,原方电流里激磁电流占的比例较大,造成较大误差。而零序电流互感器应用在小电流接地系统中,其原方电流均很小,出现接地故障时接地故障电流一般在10A以下,带有消弧线圈补偿时，接地故障电流更小。在这样小的原方电流下常规零序电流互感器误差自然很大,在原方零序电流为5A时,常规零序电流互感器,变比误差达10-20%以上,角误差达10-20度以上,当接地电流在1A以下时副方甚至无输出电流(误差超过80%)。为解决这一问题,出现了LJWZ系列高精度零序电流互感器(专利产品,专利号为ZL98239284.2),本互感器在原方零序电流为0.5A时误差已很小,原方电流大于1A时更加准确(变比误差小于1%,角误差小于1度),能保证接地检测的准确度,配用本互感器后可使目前生产和投运的微机式接地检测装置的正确动作率达到90%以上。 

B.目前微机式接地检测装置和微机保护采用的接地检测判据不够准确 

对于不接地系统(不带消弧线圈补偿),用零序电压作为启动判据,用零序电流的方向和大小判断出接地线路,当采用LJWZ系列高精度零序电流互感器时,可以保证接地检测的准确性。 

可是,对于经消弧线圈接地(带消弧线圈补偿)的系统,情况则不同。理论上讲,当采用LJWZ系列高精度零序电流互感器时,可以保证接地检测的准确性。而实际上,因为电力系统中电压、电流里的5次谐波和基波不同,是个很小而且不稳定的电量。通过数百次动模试验证实,在出现接地故障时零序电压里的5次谐波分量很小,零序电流里的5次谐波分量也不大。因而,目前生产和投运的微机式接地检测装置在选择接地线路时很吃力,要经过数秒甚至数十秒,才能打印出结果,而且有时还不准确。即使配上高精度零序电流互感器也不能达到100%准确度。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种有消孤线圈系统的接地检测方法，通过判断故障（零序）基波电流的有功分量和有功功率的大小,可以准确的找出接地故障线路。 

实现上述目的的技术方案是： 

一种有消孤线圈系统的接地检测方法，包括下列步骤： 

步骤S1，以基波零序电压Uo为基准,将基波零序电流Io分为： 

有功分量Ia=Io·cosφ，Ia与Uo同相； 

无功分量Ir=Io·sinφ，Ir与Uo垂直，φ为相位角； 

步骤S2，按下式算出有功功率值Pa： 

t+T 

Pa=1/T∫t Uo（t）·Io（t）·dt，其中：T为积分周期，t为时间； 

步骤S2，若┃Pa┃≥Pozd，则判定为接地线路；若┃Pa┃<0.2-0.3·Pozd，则判定为未接地线路，其中：Pozd=0.5·Pqa，Pqa为消孤线圈的有功功率损耗。 

本发明的有益效果是：本发明通过判断故障（零序）基波电流的有功分量和有功功率的大小,可以准确的找出接地故障线路。并且，本发明简单明确、判断速度快,并且不受零序电压和零序电流接线极性的影响。 

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。 

对带有消孤线圈的系统,在接地故障发生时,消孤线圈会将一个电感电流（补偿电流）叠加在故障点流过的电容电流上,使故障点的电容电流被补偿,测得的零序电流可能是容性电流(欠补偿),也可能是感性电流(过补偿),一般按规定应为感性电流,因此接地线路的基波零序电流方向和未接地线路的基波零序电流方向相同,无法以基波零序电流方向来判断出接地线路。 

本发明的有消孤线圈系统的接地检测方法，包括下列步骤： 

步骤S1，以基波零序电压Uo为基准（实轴）,将基波零序电流Io分为： 

有功分量Ia=Io·cosφ，Ia与Uo同相； 

无功分量Ir=Io·sinφ，Ir与Uo垂直，φ为相位角； 

步骤S2，按下式算出有功功率值Pa： 

t+T 

Pa=1/T∫t Uo（t）·Io（t）·dt，其中：T为积分周期，t为时间； 

步骤S2，若┃Pa┃≥Pozd，则判定为接地线路；若┃Pa┃<0.2-0.3·Pozd， 则判定为未接地线路，其中：Pozd=0.5·Pqa，Pqa为消孤线圈的有功功率损耗。 

因为在出现接地故障时,未接地线路的零序电流为电容电流,其相位超前零序电压90度,没有有功功率。而接地线路的零序电流为感性电流,因为消孤线圈有有功功率损耗,再加上接地点电弧的有功功率损耗,所以一定有有功功率,并且可以满足┃Pa┃≥Pozd的要求，所以本发明可行并且准确。 

本发明通过数百次动模试验证明,不但选择性好,动作正确率100%,而且对每条被测线路都可独立判断出它是否出现接地故障,可以不需要对全部线路的采集量进行比较,因而使接地检测(选线)装置既可以做成集中式的微机式接地检测(选线)装置,又可以做成分布式的接地检测(选线)装置或在微机式线路保护里用本发明加上接地检测(选线)功能。 

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。 

Claims (1)

1.一种有消孤线圈系统的接地检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤S1，以基波零序电压Uo为基准,将基波零序电流Io分为：

有功分量Ia=Io·cosφ，Ia与Uo同相；

无功分量Ir=Io·sinφ，Ir与Uo垂直，φ为相位角；

步骤S2，按下式算出有功功率值Pa：

t+T

Pa=1/T∫t Uo（t）·Io（t）·dt，其中：T为积分周期，t为时间；

步骤S2，若┃Pa┃≥Pozd，则判定为接地线路；若┃Pa┃<0.2-0.3·Pozd，则判定为未接地线路，其中：Pozd=0.5·Pqa，Pqa为消孤线圈的有功功率损耗。