CN103529357A - 10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，其特征在于：在同一条10kV母线供出的配电线路上的所有箱变、环网柜的开关线路侧加装零序电流互感器，时刻采集各个点的零序电流值，并上传到主站；其能够快速确定接地故障点所在的某条线路上的某个区段，为故障点的现场查找、以及在故障情况下供电方式的快速调整提供重要依据,可以将因故障需要停电的区域限制在最小范围,为配电系统运行维护单位和调度员提供了明确的并且是最重要的信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，应用在供电系统中的中性点不接地系统。
背景技术
目前，城市电网中的10kV供电系统为中性点不接地系统，或小电流接地系统，其特点是当系统发生单相接地故障时，允许系统继续运行一段时间，但要求在这段时间内要尽快找出故障点，并进行处理。实际上发生单相接地故障时，对系统和用户都会造成一定程度的影响，若不及时处理会导致故障的扩大，甚至会造成人身伤亡事故。尤其是电缆线路的大量使用，若电缆线路发生单相接地故障，如果不及时处理，极易引起火灾事故，造成严重的经济损失。单相接地故障是10kV配电系统经常发生的一种故障，多年来为选出发生单相接地故障的10kV线路，国内很多生产和科研单位做了大量工作，并研制出各种原理的接地选线装置，多数都是以零序电流比较为基础，但在实际应用中还是存在很多问题，不能很准确地选出故障线路。即使这样，以上装置也只是局限在接地选线上，没有确定故障点所在某条线路的具体区段，而这一点对于庞大的配电系统快速确定故障点、故障后迅速调整供电方式及故障点抢修，都具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种10kV配电系统单相接地故障所在区段的自动选出方法，其能够快速确定接地故障点所在的某条线路上的某个区段，为故障点的现场查找、以及在故障情况下供电方式的快速调整提供重要依据,可以将因故障需要停电的区域限制在最小范围,为配电系统运行维护单位和调度员提供了明确的并且是最重要的信息。
本发明的技术方案是这样实现的：10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，其特征在于：在同一条10kV母线供出的配电线路上的所有箱变、环网柜的开关线路侧加装零序电流互感器，时刻采集各个点的零序电流值，并上传到主站；具体步骤如下：
1）故障发生后，检测10kV母线某相电压是否降低，若降低则确定哪一相降低，同时检测该系统中是否有零序电流产生，立即采集各点零序电流，比较同一时刻的各点零序电流瞬时值；若某段的零序电流相位与下一段零序电流相位相差180°左右，同时从该段往母线方向，零序电流逐段减小，则该段即为故障段；若某条线路零序电流幅值直到末端段都在逐段增大，且相位一致，则故障点在该线路的末端段；与此同时，若其它线路从10kV母线到线路末端其零序电流幅值逐段减小，相位相同，则该线路为非故障线路，可作为选段的辅助条件；
2）必须用同一时刻的各点零序电流瞬时值进行比较；
3）对幅值和相位要同时比较，不能仅比较其中之一；相位比较不能绝对相差180°或0°，留一个变化区间。
所述的零序电流互感器安装在配电系统每条配电线环网柜和箱变的电缆进出线上；并在环网柜和箱变上装有配电自动化系统的场站端，采集的信息包括该装置的各点零序电流量的瞬时值，按要求并上传到子站端或主站，上传的零序电流信息包含零序电流的瞬时值和时间时刻值；子站或主站应具有接收各场站端信息，应具有按上述方法分析判断，最后选出故障段的功能，子站或主站同时具有其它自动化等功能。
本发明的积极效果是配电系统接地故障选段为配电系统运行维护单位和调度员提供了明确的并且是最重要的信息，为故障点的查找、以及在故障情况下供电方式的快速调整提供了重要依据，可以将因故障需要停电的区域限制在最小范围，减少派生故障或事故的发生几率，减少供电损失，在保证配电系统安全运行方面将发挥重要的作用。
附图说明
图1为本发明的单相接地故障时的示意图。
图2为本发明的单相接地另一种故障时的示意图。
图3为本发明的工作原理图。
图3中： 
代表大地；电容符号代表各相对地分布电容；Io表示各店零序电流；椭圆的圈表示零序电流互感器，“d”为接地点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，其特征在于：在同一条10kV母线供出的配电线路上的所有箱变、环网柜的开关线路侧加装零序电流互感器，时刻采集各个点的零序电流值，并上传到主站；具体步骤如下：
1）故障发生后，检测10kV母线某相电压是否降低，若降低则确定哪一相降低，同时检测该系统中是否有零序电流产生，立即采集各点零序电流，比较同一时刻的各点零序电流瞬时值；若某段的零序电流相位与下一段零序电流相位相差180°左右，同时从该段往母线方向，零序电流逐段减小，则该段即为故障段；若某条线路零序电流幅值直到末端段都在逐段增大，且相位一致，则故障点在该线路的末端段；与此同时，若其它线路从10kV母线到线路末端其零序电流幅值逐段减小，相位相同，则该线路为非故障线路，可作为选段的辅助条件；
2）必须用同一时刻的各点零序电流瞬时值进行比较；
3）对幅值和相位要同时比较，不能仅比较其中之一；相位比较不能绝对相差180°或0°，留一个变化区间。
所述的零序电流互感器安装在配电系统每条配电线环网柜和箱变的电缆进出线上；并在环网柜和箱变上装有配电自动化系统的场站端，采集的信息包括该装置的各点零序电流量的瞬时值，按要求并上传到子站端或主站，上传的零序电流信息包含零序电流的瞬时值和时间时刻值；子站或主站应具有接收各场站端信息，应具有按上述方法分析判断，最后选出故障段的功能，子站或主站同时具有其它自动化等功能。
其中零序电流是某一点三相电流的矢量和，正常时零序电流为零；当配电系统发生单相接地故障时，将会有零序电流产生，且配电系统各个点的零序电流都不同，但零序电流在配电系统上的分布是有规律的，而这个分布规律是由接地故障点的位置所决定的，所以找到零序电流的分布规律，就可以确定故障点。实际上我们不可能测量到配电系统上每一点的零序电流，只要能够测量到配电系统上若干点的零序电流就足够了。一般配电系统是由线路、环网柜、箱变、变压器台等元件组成，由于用于测量零序电流的零序电流互感器安装的特殊性，只能安装在环网柜和箱变的进出线电缆上，在城市电网中由于电缆比较多，也为零序电流互感器的安装提供了方便条件。
下面就配电网发生单相接地故障时零序电流分布情况进行详细分析：
一般情况下配电系统每相对地均有分布电容，当然相间也存在分布电容。正常运行时由这些分布电容产生的电容电流是三相平衡的，包括负荷电流也是三相平衡的，所以，它们的三相合成电流——零序电流为零。当10kV配电系统发生单相接地故障时，故障相的对地电压为零（或接近零），使得每相对地分布电容电流失去平衡，而此时由于系统的线电压不变，所以相间分布电容电流是三相平衡的，负荷电流也三相平衡，它们的合成电流——零序电流为零，就是说此时系统中的零序电流主要是由每相对地分布电容电流不平衡而产生的。所以下面只分析由于接地故障导致相对地分布电容电流不平衡所产生的零序电流在系统中分布特点。
如图3所示的一配电系统，其中M线路为完好线路，N线路A相在Ⅱ、Ⅲ点之间有一故障点d，每条线路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ点处各有一零序电流互感器。
对于完好线路M来说，各段的完好相（即B、C相）相对地分布电容电流为 
，由于从母线侧到线路末端，相对地分布电容越来越小，所以有：
对于故障相（即A相）来说相对地分布电容电流为零，即：
（注：本文中所有电压和电流均为矢量，其含义与电路或电工原理所述相同）；在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点处的零序电流分别为：
在上式中A相电容电流为零,所以各点的零序电流均为B、C相电容电流的矢量和，从母线侧到线路末端同一时刻各点的零序电流幅值就会有：
同一时刻各点的零序电流相位相同，方向为流向母线方向；
对于故障线路N来说，各段的完好相（即B、C相）相对地分布电容电流为
，它们的特点与完好线路相同；对于故障相（即A相）来说，从母线侧到故障点d其电流等于整个配电系统完好相对地分布电容电流的矢量和，即
即母线侧到故障点A相电流幅值不变，相位与BC相的矢量和相差180°，方向为流出母线方向。Ⅰ、Ⅱ点的零序电流为:
一般配电系统线路都在三条以上，所以有：
即：
根据前面的分析有：
所以有：
对于故障点后面的配电线路零序电流分布情况与完好线路相同，由此不难看出故障点两端的零序电流相位相差180°。总结以上分析可以得到以下结论：
1、发生接地故障的配电线路从10kV母线侧到故障点区间内，其零序电流幅值越靠近故障点越大，相位相同；非故障线路从10kV母线到线路末端其零序电流幅值逐段减小，相位相同；
2、故障区段（母线侧）的零序电流与其下一区段的零序电流相位相差180°；若系统中有多条配电线路，故障区段（母线侧）的零序电流幅值比下一区段的零序电流幅值要大很多；
实施例1
如图1所示，在10kV母线上有M、N、O三条配电线路，当其中一条线路发生单相接地故障时，首先检测10kV母线M、N、O三条配电线路的电压是否降低，若降低则确定哪一相降低，同时检测M、N、O三条配电线路是否有零序电流产生，如有零序电流说明该系统确实发生单相接地故障；并立即采集各点零序电流，比较同一时刻的各点零序电流瞬时值；若某段的零序电流相位与下一段零序电流相位相差180°左右，同时从该段往母线方向，零序电流逐段减小，则该段即为故障段。如图中M线路的3号开关处的零序电流与4号开关处的零序电流相位应相差180°左右，且3号零序电流幅值要比4号的大，同时1号开关、2号开关、3号开关处的零序电流幅值逐点增大，且相位一致，则故障点在M线路上的3-4区段之间；与此同时，N、O线路从10kV母线到其末端零序电流幅值逐段减小，相位相同，则这两条线路为非故障线路；
2）必须用M、N、O三条配电线路同一时刻的各点零序电流瞬时值进行比较；
3）对幅值和相位要同时比较，不能仅比较其中之一；相位比较不能绝对相差180°或0°，留一个变化区间。
以上不但可以选出故障线路M，还可以选出故障点所在线路上的区段3-4区段之间，根据这个信息，可以自动或手动切开3和4号开关，将故障线路切除，若4号开关与其它变电所有联络线路，4号开关以下的负荷可由其它变电所转带，这样就可以使停电的区域限制在最小范围。
在图2中，2、3、5号开关组成一个一进两出的环网柜，当系统发生单相接地故障时，若2、3号开关的零序电流幅值相差很大，且相位相差180°，则说明故障点2、3号开关之间；经进一步比较，若2、5号开关的零序电流幅值相等，相位一致，则说明故障点在5号开关的出线侧。这样可将5号开关拉开，此开关以下负荷停电，其它部分恢复正常运行，这也是将停电的区域限制在最小范围。
在图2中，若2号零序电流与3号、5号的零序电流相位均相差180°，则说明故障点在环网柜内；若2号零序电流与3号、5号的零序电流相位相同，则说明2号开关以下无故障点。
随着配网自动化的开展和配网光纤通讯的形成，可将配电系统各个元件（如环网柜、箱变）的所有运行信息通过光纤通讯网，上传自动化主站进行数据处理，其中可以包括接地选段所需的所有数据，这就使配网接地选段成为可能。
Claims (2)
1.10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，其特征在于：在同一条10kV母线供出的配电线路上的所有箱变、环网柜的开关线路侧加装零序电流互感器，时刻采集各个点的零序电流值，并上传到主站；具体步骤如下：
1）故障发生后，检测10kV母线某相电压是否降低，若降低则确定哪一相降低，同时检测该系统中是否有零序电流产生，立即采集各点零序电流，比较同一时刻的各点零序电流瞬时值；若某段的零序电流相位与下一段零序电流相位相差180°左右，同时从该段往母线方向，零序电流逐段减小，则该段即为故障段；若某条线路零序电流幅值直到末端段都在逐段增大，且相位一致，则故障点在该线路的末端段；与此同时，若其它线路从10kV母线到线路末端其零序电流幅值逐段减小，相位相同，则该线路为非故障线路，可作为选段的辅助条件；
2）必须用同一时刻的各点零序电流瞬时值进行比较；
3）对幅值和相位要同时比较，不能仅比较其中之一；相位比较不能绝对相差180°或0°，留一个变化区间。
2.根据权利要求1中所述的10kV配电系统单相接地故障所在区段的选出方法，其特征在于所述的零序电流互感器安装在配电系统每条配电线环网柜和箱变的电缆进出线上；并在环网柜和箱变上装有配电自动化系统的场站端，采集的信息包括该装置的各点零序电流量的瞬时值，按要求并上传到子站端或主站，上传的零序电流信息包含零序电流的瞬时值和时间时刻值；子站或主站应具有接收各场站端信息，应具有按上述方法分析判断，最后选出故障段的功能，子站或主站同时具有其它自动化等功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140122 |