CN104316819B

CN104316819B - 一种基于零序电流的小电流接地选线方法

Info

Publication number: CN104316819B
Application number: CN201410591195.1A
Authority: CN
Inventors: 孟乐; 刘星; 唐云龙; 朱若松; 张健雨; 常彦彦; 崔龙卫
Original assignee: XJ Electric Co Ltd; Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Current assignee: XJ Electric Co Ltd; Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104316819A

Abstract

本发明公开了一种基于零序电流的小电流接地选线方法，包括如下步骤：(1)测量各支路的各次零序电流幅值和相位，其中，为支路n的第i次零序电流幅值；(2)计算各支路的各次零序电流的相对含量(3)根据各零序电流的相对含量计算各支路零序电流的频域特征函数y_n；(4)根据y_n判断单相接地故障线路。该方法采用相对原理综合利用小电流接地系统单相接地故障时零序电流在频域下的幅频特性和相频特性及其变化特征来选取故障支路，构建可反映小电流接地系统单相接地故障时各支路零序电流的频域特性的特征函数，故障线路和非故障线路的特征函数值有明显区别，具有灵敏度高、可靠性高、鲁棒性强、适应性强的优点。

Description

一种基于零序电流的小电流接地选线方法

技术领域

本发明涉及一种属于电力工程的电力系统继电保护领域，具体涉及小电流接地系统单相接地故障选线方法。

背景技术

我国10kV～66kV电网一般为中性点非直接接地系统，其中性点一般采用不接地或经消弧线圈接地方式，当发生单相接地故障时流过故障点的电流很小，这种系统又被称为小电流接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障时线电压的仍然是对称的且幅值大小与正常基本相同，不影响对负荷连续供电，规程规定可继续运行l～2小时。但中性点对地电压升为线电压，弧光接地还会引起全系统过电压，易使故障发展成两点或多点接地短路，必须及时选到故障线路予以切除。

小电流接地选线是我国电力系统的技术难题，尽管目前存在多种基于小电流接地系统单相接地故障信号稳态特性和暂态特性的接地选线方法，但每种选线方案均有应用局限性，会受到系统中性点接地方式、系统运行方式和接地电阻等不同因素的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于零序电流的小电流接地选线方法，不受到系统中性点接地方式、系统运行方式和接地电阻等因素影响。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于零序电流的小电流接地选线方法，包括如下步骤：

(1)测量各支路的各次零序电流幅值和相位，其中，为支路n的第i次零序电流幅值；

(2)计算各支路的各次零序电流的相对含量

(3)根据各零序电流的相对含量计算各支路零序电流的频域特征函数y_n，该函数包含有零序电流的基波和若干次谐波信息；

(4)根据y_n判断单相接地故障线路。

根据y_n进行故障判断时，将y_n与设定门槛值y_set进行比较，当y_n＞y_set时判定该对应的支路n为故障线路；否则为非标故障线路。

对于中性点不接地系统：故障线路n的频域特征函数y_n＝2，非标故障线路的频域特征函数对于中性点经消弧线圈接地系统：故障线路n的频域特征函数y_n≈3，非标故障线路的频域特征函数K为线路总条数。

设定零序电流相位滞后于电压为正方向，超前于电压为负方向，则：

若支路n的第i次零序电流相位滞后于零序电压时：

C_{n}^{i} = \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + . . . + I_{n}^{i} + . . . + I_{K}^{i}}

若支路n的第i次零序电流相位超前于零序电压时：

C_{n}^{i} = - \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + . . . + I_{n}^{i} + . . . + I_{K}^{i}}

式中，K为系统总支路数。

取零序电流在频域下的基波、三次谐波、五次谐波和七次谐波的特征作为选线依据，

y_{n} = C_{n}^{1} + C_{n}^{3} + C_{n}^{5} + C_{n}^{7} + D_{n}^{3} + D_{n}^{5} + D_{n}^{7},

其中，为零序电流第i次谐波比基波相对含量的变化量i＝3、5、7。

各支路的各次零序电流幅值和相位是通过测量系统采用滤波算法计算得到的。

本发明基于零序电流的小电流接地选线方法采用相对原理综合利用小电流接地系统单相接地故障时零序电流在频域下的幅频特性和相频特性及其变化特征来选取故障支路，构建可反映小电流接地系统单相接地故障时各支路零序电流的频域特性的特征函数，故障线路和非故障线路的特征函数值有明显区别，其具有如下优点：

(1)利用了零序电流的基波和各次谐波信息，解决了零序电流故障量小的问题，提高了选线灵敏度；

(2)利用零序电流的幅频特性和相频特性，提高了选线准确性；

(3)利用了零序电流的幅频特性和相频特性的变化特征，对系统采用中心性点经消弧线圈接地方式时故障线路的特征更加明显；

(4)采用相对原理，不存在死区，不受系统运行方式和接地电阻的影响，鲁棒性强；

(5)不受系统中性点接地方式的影响，适用于中心点不接地和中心性点经消弧线圈接地等不同接地方式，适应性强。

附图说明

图1为中性点不接地系统单相接地故障时零序电流频域特性图；

图2为中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障过补偿时零序电流频域特性图；

图3为中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障欠补偿时零序电流频域特性图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

本发明基于零序电流的小电流接地选线方法，包括如下步骤：

(2)计算各支路的各次零序电流的相对含量

(4)根据y_n判断单相接地故障线路：将y_n与设定门槛值y_set进行比较，当y_n＞y_set时判定该对应的支路n为故障线路；否则为非标故障线路。

下面以具体的实施例进行说明。

设定电流相位滞后于电压为正方向(即零序电流由线路流向母线)，反之为反方向；其幅值大小以相对值表示，则小电流接地系统反生单相接地故障时零序电流的频域特性如图1～3所示(注：图中以共含6条支路系统为例，取零序电流的基波和3、5、7次谐波)。

由图1～图3可见，不论是中性点不接地系统还是中性点经消弧线圈接地系统(过补偿运行或欠补偿运行)，故障线路和非故障线路基波、三次谐波、五次谐波和七次谐波的相对含量及变化趋势是有明显区别的。因此可综合利用基波、三次谐波、五次谐波和七次谐波的相对含量及变化趋势信息来选取故障线路。也就是说，三相系统中奇次谐波含量大于偶次谐波含量，随着谐波次数的增加其含量逐渐减小，故取零序电流在频域下的基波、三次谐波、五次谐波和七次谐波的特征作为选线依据来说明本发明的实施步骤。

(1)首先测量计算各支路的各次零序电流幅值和相位：测量系统中各支路的零序电流并采用滤波算法计算得到其基波及各次谐波的幅值和相位，支路n的第i次零序电流幅值记为相位以滞后于电压为正方向，超前于电压为负。

(2)计算各支路的各次零序电流的相对含量：支路n的第i次零序电流的相对含量记为

若支路n的第i次零序电流相位滞后于零序电压则：

C_{n}^{i} = \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + . . . + I_{n}^{i} + . . . + I_{K}^{i}}

若支路n的第i次零序电流相位超前于零序电压则：

C_{n}^{i} = - \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + . . . + I_{n}^{i} + . . . + I_{K}^{i}}

式中K为系统总支路数。

(3)计算各支路零序电流的频域特征值：根据可描绘出支路n的零序电流频域特性图，构建可反映支路n零序电流频域特性图的特征函数y_n，

y_{n} = C_{n}^{1} + C_{n}^{3} + C_{n}^{5} + C_{n}^{7} + D_{n}^{3} + D_{n}^{5} + D_{n}^{7},

其中为零序电流第i次谐波比基波相对含量的变化量：(i＝3、5、7)。

(4)选取接地线路：特征函数y_n反映了支路n零序电流的频域特性(各次谐波相对含量——幅值和方向，又反映了支路n零序电流各次谐波相对含量的变化值)。

可见，不论对中心点不接地系统还是中性点经消弧线圈接地系统，故障线路和非故障线路的零序电流谐波信息函数y值有明显的区分，故能够根据y值准确的选取到接地线路。例如设置门槛值1，若y_n＞1，则选支路n为单相接地故障线路。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于零序电流的小电流接地选线方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)计算各支路的各次零序电流的相对含量

(3)根据各零序电流的相对含量计算各支路零序电流的频域特征函数y_n，该函数包含有零序电流的基波和若干次谐波信息；取零序电流在频域下的基波、三次谐波、五次谐波和七次谐波的特征作为选线依据，其中，为零序电流第i次谐波比基波相对含量的变化量i＝3、5、7；

(4)根据y_n判断单相接地故障线路。

2.根据权利要求1所述的基于零序电流的小电流接地选线方法，其特征在于：根据y_n进行故障判断时，将y_n与设定门槛值y_set进行比较，当y_n＞y_set时判定该对应的支路n为故障线路；否则为非标故障线路。

3.根据权利要求1所述的基于零序电流的小电流接地选线方法，其特征在于，对于中性点不接地系统：故障线路n的频域特征函数y_n＝2，非标故障线路的频域特征函数对于中性点经消弧线圈接地系统：故障线路n的频域特征函数y_n≈3，非标故障线路的频域特征函数K为线路总条数。

4.根据权利要求1所述的基于零序电流的小电流接地选线方法，其特征在于，设定零序电流相位滞后于电压为正方向，超前于电压为负方向，则：

若支路n的第i次零序电流相位滞后于零序电压时：

C_{n}^{i} = \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + ... + I_{n}^{i} + ... + I_{K}^{i}}

若支路n的第i次零序电流相位超前于零序电压时：

C_{n}^{i} = - \frac{I_{n}^{i}}{I_{1}^{i} + I_{2}^{i} + ... + I_{n}^{i} + ... + I_{K}^{i}}

式中，K为系统总支路数。

5.根据权利要求1所述的基于零序电流的小电流接地选线方法，其特征在于：各支路的各次零序电流幅值和相位是通过测量系统采用滤波算法计算得到的。