CN104020395B

CN104020395B - 一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法

Info

Publication number: CN104020395B
Application number: CN201410262056.4A
Authority: CN
Inventors: 卢继平; 罗与锋
Original assignee: Sichuan Alcohol Research Institute
Current assignee: Sichuan Alcohol Research Institute
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: CN104020395A

Abstract

本发明公开了一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法。包括以下步骤：步骤1、配电线路中发生单相接地故障后，断开线路两侧断路器，使三相线路与电源和所有负荷断开，再选择一个正常相线的线路末端设置人为接地点；步骤2、闭合线路首端三相断路器，记录线路首端三相相电压、相电流的幅值和相位，随后由继电保护装置将该三相断路器断开；步骤3、计算参数；步骤4、计算接地故障点到线路首端的距离

Description

一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法

技术领域

本发明属于配电系统技术领域，具体涉及一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法。

背景技术

小电流接地系统包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经高阻接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障时，由于不能构成回路，或者回路阻抗值很高，故障点所在相的电流往往很小。

小电流接地系统在运行过程中经常发生单相接地故障，虽然单相接地故障存在一段时间是允许的，但最终还要排除掉，找到故障点是排除故障的前提。现有的故障测距方法如阻抗法、行波法等在大电流接地系统中应用已经很成熟，但是，将这些方法应用于小电流接地系统时，存在一个问题，因为计算所选定的特征量太小，用现有设备结合这些方法进行测距产生的误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法，它能够获得较大的特征量，使得计算结果误差小；且测量操作容易实施。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、配电线路中发生单相接地故障后，断开线路两侧断路器，使三相线路与电源和所有负荷断开，再选择一个正常相线路的末端设置人为接地点；

步骤2、闭合线路首端三相断路器，记录线路首端三相线路的相电压、相电流的幅值和相位，随后由继电保护装置将该三相断路器断开；

步骤3、计算参数

{\overset{\cdot}{U}}_{P} = Z_{m} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + Z_{s} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C}

式中，Z_m为单位长度线路互阻抗，Z_s为单位长度线路自阻抗，为人为接地点所在相的相电流，为接地故障点所在相的相电流；

步骤4、计算接地故障点到线路首端的距离L

L = \frac{I_{C R} U_{C J} - U_{C R} I_{C J}}{I_{C R} U_{P J} - I_{C J} U_{P R}}

式中，式中，I_CR为接地故障点所在相的相电流实部，I_CJ为接地故障点所在相的相电流虚部，U_CR为接地故障点所在相的相电压实部，U_CJ为接地故障点所在相的相电压虚部，U_PR为的实部，U_PJ为的虚部。

因为小电流接地系统发生单相接地故障时不能构成回路，或者回路阻抗很高，因此故障电流很小。以现有设备不能对故障点所在相的电流进行精确测量，造成现有方法不能得出准确的结论。本方法就是通过人为构造一个相间回路，获得较大的故障点所在相的电流，克服了现有方法的问题。由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：单相接地故障的故障距离计算准确。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的故障处理示意图。

图中，1.电源；2.电源端母线；3.线路首端三相断路器；4.A相线路；5.B相线路；6.C相线路；7.负载端母线；8.线路末端三相断路器；9.负载；F.接地故障点；S.人为接地点。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1所示，供电系统一般包括电源1，与电源1连接的电源端母线2，电源端母线2的输出端设置有线路首端三相断路器3，三相供电线路分别有A相线路4、B相线路5和C相线路6，三相供电线接入负载端母线7，在负载端母线7的输出端设置有线路末端三相断路器8，经线路末端三相断路器8连接在负载9上。

本方法发明的处理步骤如下：

如图1所示：设C相线路6上有一个接地故障点F，选A相线路4(也可选择B相线路5)的末端设置人为接地点S。

步骤2、闭合线路首端三相断路器，记录线路首端三相的相电压、相电流的幅值和相位,随后由继电保护装置将该三相断路器断开；

闭合线路首端三相断路器后，在线路首端测得A、B、C三相的相电压、相电流的幅值和相位，将A相、C相的电压相量以及A相、C相的电流相量用于计算。

步骤3、计算参数

{\overset{\cdot}{U}}_{P} = Z_{m} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + Z_{s} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C} - - - (1)

式中，三相线路单位长度自阻抗Z_s和互阻抗Z_m为已知量。

步骤4、计算接地故障点到线路首端的距离L

根据回路电压方程可以得出：

{\overset{\cdot}{U}}_{C} = Z_{m} \cdot L \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + Z_{s} \cdot L \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C} + R_{F} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C} - - - (2)

式中，R_F为过渡电阻，大小未知；L为接地故障点到线路首端的距离，大小未知。

由(2)式可以得出：

{\overset{\cdot}{U}}_{C} = (Z_{m} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + Z_{s} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C}) \cdot L + R_{F} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C} - - - (3)

将(1)带入(3)，得到：

{\overset{\cdot}{U}}_{C} = {\overset{\cdot}{U}}_{P} \cdot L + R_{F} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C} - - - (4)

将(4)中的相量展开为复数形式，得到：

U_CR+jU_CJ＝(U_PR+jU_PJ)·L+R_F·(I_CR+jI_CJ)(5)

由(5)式可得：

\{\begin{matrix} U_{C R} = U_{P R} \cdot L + R_{F} \cdot I_{C R} \\ U_{C J} = U_{P J} \cdot L + R_{F} \cdot I_{C J} \end{matrix} - - - (6)

由(6)式消去R_F,可以得出接地故障点到线路首端的距离L：

L = \frac{I_{C R} U_{C J} - U_{C R} I_{C J}}{I_{C R} U_{P J} - I_{C J} U_{P R}} - - - (7)

式中，I_CR、I_CJ、U_CR、U_CJ、U_PR、U_PJ分别由相量展开得到。I_CR为的实部，I_CJ为的虚部，U_CR为的实部，U_CJ为的虚部，U_PR为的实部，U_PJ为的虚部。

本发明中，在人为接地点S加装一个电阻R_S，其目的在于限制故障点所在相的故障电流，减小对系统的冲击，电阻R_S的阻值需要根据实际系统中电源内阻的大小设定，通常情况下将其设为数十欧姆。

Claims

1.一种小电流接地系统单相接地故障精确测距方法,其特征是，包括以下步骤：

步骤1、线路发生单相接地故障后，断开线路两侧的断路器，使三相线路与电源和所有负荷断开，再选择一个正常相线路的末端设置人为接地点；

步骤2、闭合线路首端三相断路器，记录线路首端三相的相电压、相电流的幅值和相位，随后由继电保护装置将该三相断路器断开；

步骤3、计算参数

{\overset{\cdot}{U}}_{P} = Z_{m} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + Z_{s} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C}

步骤4、计算故障点到线路首端的距离L

L = \frac{I_{C R} U_{C J} - U_{C R} I_{C J}}{I_{C R} U_{P J} - I_{C J} U_{P R}}

式中，I_CR为接地故障点所在相的相电流实部，I_CJ为接地故障点所在相的相电流虚部，U_CR为接地故障点所在相的相电压实部，U_CJ为接地故障点所在相的相电压虚部，U_PR为的实部，U_PJ为的虚部。

2.根据权利要求1所述的小电流接地系统单相接地故障精确测距方法,其特征是：在步骤1中，在人为接地点加装一个电阻R_S。