CN104407269A - 一种配电网间歇性接地故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了输配电领域的一种配电网间歇性接地故障检测方法，即检测出冲击电流后系统启动报警，配电网继续保持现有运行状态；如冲击电流始终存在则可判定并非间歇性接地故障，进行相应的常规保护跳闸，故障排除后返回正常状态；如冲击电流短期消失后且在一定时间内反复出现，可判定是间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大；剩余的系统经检测正常则返回正常状态；如冲击电流消失且一定时间内并未多次出现或没出现，则判定是瞬时故障，系统返回正常状态。其技术效果是：避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中,阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
Description
技术领域
本发明涉及输配电领域的一种配电网间歇性接地故障检测方法。
背景技术
随着城市中电缆线路的比例增加，中性点接地系统已成为配电网主流。部分故障导致中性点接地电阻烧毁、中性点电流互感器(CT)损坏甚至全站停电的严重事故：当配电网发生间歇性接地故障时，由于接地电流较小，并且具有瞬时性的特点，造成出线零序电流保护不动作，不能切除故障线路，使配电网长期处于异常运行状态。接地电阻长期处于异常工作状态，会出现发热的现象，甚至烧毁烧断。有分析显示现场工作的部分接地电阻由于各种原因发生了损伤，但是在正常运行状态下，并不能检测出接地电阻故障，一旦发生接地电阻发热以后，对于丧失了热稳定性电阻的电阻值将升高，甚至会出现电阻或CT烧毁，造成保护动作。在多段或分段母线系统中，分段断路器自切合闸后，后加速保护由于故障的间歇性也不会动作，这将会使故障扩大进而引起全站停电的重大事故。对于配电网间歇性接地故障的检测方法主要有速断保护配合自适应法和反时限保护法，前一种方法存在系统改造难度大、设备灵敏度差和逻辑复杂等问题；后一种方法对故障电流持续时间有要求，时间阀值难以整定，也不能做出很好判断。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种配电网间歇性接地故障检测方法，其可以避开间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
实现上述目的的一种技术方案是：一种中性点接地间歇性接地故障检测方法，包括下列步骤：
周波记录步骤：在0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，得到24个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt；
预警判断步骤：如周波记录步骤中，配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt高于KImpluse的次数N1大于等于10次进入预警步骤，其中KImpluse为配电网中出现冲击电流的阈值；
预警步骤，仅进入报警状态，对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行进一步检测；
异常零序电流检测步骤：在2秒内记录100个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt后进入异常零序电流判断步骤；
异常零序电流判断步骤：如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2大于等于10次，则判断配电网中存在异常零序电流，且该异常零序电流为冲击电流，进入冲击电流检测步骤，其中KBack为冲击电流回落的阈值；
冲击电流计数步骤，对配电网进行持续时间为10分钟的检测，并按照异常零序电流判断步骤中的方法，检测配电网中的冲击电流，并对配电网中冲击电流出现的次数N3进行计数，每出现一次冲击电流计数一次；
间歇性接地故障判定步骤：若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内大于等于两侧，则判定配电网出现间歇性接地故障。
进一步的，预警判断步骤中如配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt高于KImpluse的次数N1小于10次，返回周波记录步骤。
进一步的，异常零序电流判断步骤中，2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2小于10次，则判定配电网中出现永久性接地故障。
进一步的，所述周波记录步骤前还设有对配电网中接地电阻表面温度进行测量的测温步骤，只有当接地电阻表面温度大于阈值温度时才进行周波记录步骤。
采用了本发明一种配电网间歇性接地故障检测方法，即检测出冲击电流后系统启动报警，配电网继续保持现有运行状态；如冲击电流始终存在则可判定并非间歇性接地故障，进行相应的常规保护跳闸，故障排除后返回正常状态；如冲击电流短期消失后且在一定时间内反复出现，可判定是间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大；剩余的系统经检测正常则返回正常状态；如冲击电流消失且一定时间内并未多次出现或没出现，则判定是瞬时故障，系统返回正常状态。其技术效果是：避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
附图说明
图1为本发明的本发明的一种配电网间歇性接地故障检测方法的流程图。
；
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例，并结合附图进行详细地说明：
对于经中性点接地的配电网，当配电网中发生周期性单相间歇性接地故障时，配电网电压高于某值时，配电网中的故障点对地导通，故障电流发生；当电压降至一定值时，因配电网电压在此瞬时不能击穿绝缘介质(一般为空气)，此时配电网中的故障点对地不导通，故障消失；当在这一周波内电压再次高过绝缘介质击穿点时，配电网中的故障点再次导通，故障点导通而产生的电流基本上只含有工频分量，没有高频分量。此时故障兼具了周期性、间歇性和冲击性等特点。其流经中性点的接地电阻的电流有效值约为400A，与故障实际较相似。
对于经消弧线圈接地的配电网，间歇性接地故障发生期间的中性点电压波形及经消弧线圈的电流。每次故障点导通的间隔大约是十几个周波。由于间歇性故障间隔时间相对较长，并且存在补偿电流的关系，在故障间隔时间内，故障点电压逐步衰减，且衰减时间足够，从而降低了故障相上的最大恢复电压的数值，使电弧重燃不致引起高幅值的过电压。但是故障点由于其本身特性，在熄弧的半波时间内，故障点的接地电阻可把配电网上的电荷几乎完全泄漏掉，所以其电压衰减过程相对极短，不会明显衰减波形，而电弧重燃也不会引起高幅值的过电压。
采用中性点接地系统的配电网的间歇性接地故障其主要特性为：其有效值不高且持续时间短，故障电流具有冲击性及间歇性。
由于其故障电流不能满足整定值要求，系统零序电流保护不会动作，其保护单元的阈值将不断地触发、返回，而故障电流和电压将一直存在于系统中。因此，在针对间歇性接地故障时，可针对其间歇性接地故障电流的冲击性和间歇性的特性来采取相应方案以实现对间歇性接地故障的准确识别进而进行保护。
本发明的一种中性点接地的配电网间歇性接地故障判断方法中以动态增量作为判据，判断配电网中是否发生间歇性接地故障。本发明中所述动态增量的配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt或配电网中接地电阻的单相瞬时电压增量的值dv/dt，利用单相短路瞬时冲击电流的特性捕捉间歇性接地故障的信号，观测配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt或配电网中接地电阻的单相瞬时电压增量的值dv/dt是否发生突变。基于此该方法中设置KImpluse及KBack作为冲击及回落的阀值。以配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt为例对该方法进行说明：
周波记录步骤：对一个周波，即0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，得到24个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，进入预警判断步骤。该步骤以及下面所有步骤中，其对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt的部位在配电网的接地电阻处。
预警判断步骤：如配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt高于KImpluse的次数N1大于等于10次，即代表半个周波发生突变，则可判定此周波内出现了异常零序电流，进入预警步骤，反之，返回周波记录步骤。
预警步骤，对接地故障进行识别及防止误跳，仅进入报警状态，并不进行实际操作，进入异常零序电流检测步骤。
异常零序电流检测步骤：记录配电网定时保护整定值内的对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，比如在2秒内记录100个单配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt，进入异常零序电流判断步骤。
异常零序电流判断步骤：如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2大于等于10次，则判断配电网中存在冲击电流，进入冲击电流检测步骤；如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2小于10次，进入永久性故障判定步骤。
永久性故障判定步骤中，判定配电网出现三相负荷不平衡或者永久性故障，进入常规保护步骤，通过常规保护动作，切除配电网中的故障线路，使系统恢复正常。
冲击电流计数步骤，对配电网进行持续周期为10分钟的观测，并按照异常零序电流判断步骤中的方法检测冲击电流，并对配电网中出现冲击电流的次数N3进行计数，每出现一次冲击电流计数一次。
冲击电流判定步骤：若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内未达到冲击次数，比如2次，则判定配电网中出现的接地故障为瞬时故障，若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内达到或超过冲击次数，比如2次，则进入启动间歇性接地故障保护步骤。
间歇性接地故障保护步骤：对配电网电流进行采集筛选，并将存在间歇性冲击电流的线路与配电网隔离，保护动作跳闸。
此外，周波记录步骤前还设有对配电网中接地电阻表面温度进行测量的测温步骤，只有当接地电阻表面温度大于阈值温度时才进行周波记录步骤，以保证对于配电网中间歇性接地故障的适时响应。
本发明的一种配电网间歇性接地故障检测方法逻辑在于：检测出冲击电流后系统启动报警，配电网继续保持现有运行状态。如冲击电流始终存在则可判定并非间歇性接地故障，进行相应的常规保护跳闸，故障排除后返回正常状态；如冲击电流短期消失后且在一定时间内反复出现，可判定是间歇性接地故障，启动间歇性接地故障保护以保证故障不扩大。剩余的系统经检测正常则返回正常状态；如冲击电流消失且一定时间内并未多次出现或没出现，则判定是瞬时故障，系统返回正常状态。
本发明的一种配电网间歇性接地故障检测方法针对配电网间歇性接地故障电流有效值不大且具有冲击性和间歇性的特点，提出动态增量判据；并结合微机管理系统，提出一种配电网间歇性接地故障检测方法。该方法避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中阀值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种配电网间歇性接地故障检测方法，包括下列步骤：
周波记录步骤：在0.02秒内对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行24次采样，得到24个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt；
预警判断步骤：如周波记录步骤中，配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt高于KImpluse的次数N1大于等于10次进入预警步骤，其中KImpluse为配电网中出现冲击电流的阈值；
预警步骤，仅进入报警状态，对配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt进行进一步检测；
异常零序电流检测步骤：在2秒内记录100个配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt后进入异常零序电流判断步骤；
异常零序电流判断步骤：如果在2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2大于等于10次，则判断配电网中存在异常零序电流，且该异常零序电流为冲击电流，进入冲击电流检测步骤，其中KBack为冲击电流回落的阈值；
冲击电流计数步骤，对配电网进行持续时间为10分钟的检测，并按照异常零序电流判断步骤中的方法，检测配电网中的冲击电流，并对配电网中冲击电流出现的次数N3进行计数，每出现一次冲击电流计数一次；
间歇性接地故障判定步骤：若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3内大于等于两侧，则判定配电网出现间歇性接地故障。
2.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测方法，其特征在于：预警判断步骤中如配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt高于KImpluse的次数N1小于10次，返回周波记录步骤。
3.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测方法，其特征在于：异常零序电流判断步骤中，2s内配电网中接地电阻的单相瞬时电流增量的值di/dt小于KBack的次数N2小于10次，则判定配电网中出现永久性接地故障。
4.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测方法，其特征在于：冲击电流判定步骤中若在10分钟内配电网中出现冲击电流的次数N3小于两次，则判定配电网中出现瞬时接地故障。
5.根据权利要求1所述的一种配电网间歇性接地故障检测方法，其特征在于：所述周波记录步骤前还设有对配电网中接地电阻表面温度进行测量的测温步骤，只有当接地电阻表面温度大于阈值温度时才进行周波记录步骤。
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