CN104764978A - 一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，根据电网故障前后的中性点电压，预测单相接地故障电流的大小，通过比较接地电流与电网三相相电压的相位实现故障选相，根据单相接地故障电流和故障相电压的幅值计算过渡电阻。本发明提出的一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，可预测单相接地故障电流值，并通过比较接地电流和各相电压的相位实现故障选相，由于各相电压相位差距较大，相对于传统根据相电压幅值特征的选相精度较高，故障相确定后即可测量过渡电阻，所述方法不受电网不对称和负荷变化的影响，提高了电网的运行安全性。

Description

一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法
技术领域
本发明涉及一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，属于电学领域。
背景技术
小电流接地系统，包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地，发生单相接地故障时电网线电压对称仍可持续供电，我国配电网以小电流接地方式为主。电网故障大多为单相接地故障，且一般经过渡电阻接地，过渡电阻会减弱电网故障特征，使故障暂态过程延长，导致保护拒动。但是，小电流接地系统过渡电阻测量相对困难。
目前，小电流接地系统的传统选相判据是建立在系统参数严格对称的基础上分析各相电压幅值特征而形成的：过补偿时电压最高相的超前相为接地相、欠补偿(中性点不接地)电压最高相的滞后相为接地相。传统选相判据应用在不对称度较低电网是准确的，而当不对称度较大电网发生高阻接地故障时，传统判据的准确度将受到较大影响。
经对现有技术领域的检索发现，申请号为2010101547845的专利申请通过比较三相电压初步选择电压最大相后面的那一相为故障相，通过调节在初选故障相母线与大地之间的电阻判断选相的正确性。该专利所述的选相方法为传统选相方法，并未考虑过渡电阻和电网不对称对选相精度的影响，且小电流接地系统分中性点不接地系统和谐振接地系统，选相方法不同，该专利未予以区分。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，故障选相方法不受过渡电阻和电网不对称度的影响，可在线计算过渡电阻的大小判断接地故障程度,可用于小电流接地系统中，不受中性点接地导纳的影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，根据电网故障前后的中性点电压，预测单相接地故障电流的大小，通过比较单相接地故障电流与电网三相相电压的相位实现故障选相，根据单相接地故障电流和故障相电压的幅值计算过渡电阻。
上述单相接地故障过渡电阻的测量方法，包括顺序相接的如下步骤：
步骤a：电网正常运行时，测量中性点电压U· bd；
步骤b：电网发生单相接地故障后，测量中性点电压U· 0；
步骤c：根据故障前后的中性点电压计算单相接地故障电流
   式1
上式中：其中，CA、CB和CC分别为三相对地分布总电容，GA、GB和GC分别为三相对地分布总电导，ω为系统角频率；GE为过渡电导；为中性点接地导纳，当中性点不接地当中性点经电阻R接地当中性点经消弧线圈等效电感值L接地IE为单相接地故障电流有效值，θ为接地电流相位；为故障相电压；
步骤d：分别测量电网A相、B相和C相电压的相位，分别记为φA、φB和φC；
步骤e：接地电流相位θ分别与各相电压的相位φA、φB和φC做比较，相同的为故障相，并测量故障相电压有效值，记为UM；
步骤f：计算过渡电阻RE的大小：
RE＝UM/IE   式2。
本发明提出的一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，可预测单相接地故障电流值，并通过比较接地电流和各相电压的相位实现故障选相，由于各相电压相位差距较大，相对于传统根据相电压幅值特征的选相精度较高，故障相确定后即可测量过渡电阻，所述方法不受电网不对称和负荷变化的影响，提高了电网的运行安全性。
附图说明
图1小电流接地系统等效原理图；
图2单相接地故障过渡电阻的测量方法的控制系统流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1、2所示，本发明的实施可直接从PT二次侧取得电网母线零序电压信号，下面以电网A相为参考相具体介绍一种单相接地故障过渡电阻的测量及选相方法，步骤如下：
步骤①：电网正常运行时，测量中性点电压U· bd；
   式3
上式中： 其中CA、CB和CC为三相对地分布总电容，GA、GB和GC为三相对地分布总电导；ω为系统角频率；为中性点接地导纳，当中性点不接地当中性点经电阻R接地当中性点经消弧线圈L接地
步骤②：电网发生单相接地故障后，测量中性点电压U· 0；
   式4
上式中GE为过渡电导，GE＝1/RE，RE为过渡电阻。
步骤③：根据故障前后的中性点电压U· bd和U· 0计算接地电流即将式3带入式4整理得：
   式1
上式中IE为接地电流有效值，θ为接地电流相位，为故障相电压；
步骤④：分别测量电网A、B和C相电压的相位，分别记为φA、φB和φC；
步骤⑤：接地电流相位θ分别与各相电压的相位φA、φB和φC做比较，相同的为故障相，并测量故障相电压有效值，记为UM；
步骤⑥：计算过渡电阻RE的大小：
RE＝UM/IE   式2
仿真验证：
利用MATLAB/simulink仿真验证一种单相接地故障过渡电阻测量与选相方法的可行性和准确性。仿真系统为10kV配电网，频率为50Hz，各相线路对地参数设置为：CA＝10.114μF、RA＝11.481kΩ，CB＝9.538μF、RB＝12.300kΩ，CC＝10.603μF、RC＝11.919kΩ。仿真系统中性点的接地方式包括中性点不接地、经800Ω电阻接地、经消弧线圈(等效电感为0.291209H)接地和经消弧线圈并阻尼(等效电感为0.304446H、并联阻尼为500Ω)接地。仿真系统A相发生单相经600Ω过渡电阻的接地故障。
下面根据说明书附图和具体实施方式详细介绍实施过程：
步骤①：电网正常运行时，测量中性点电压U· bd，见表1；
表1 电网正常运行时中性点电压Ubd
步骤②：电网发生单相接地故障后，测量中性点电压U· 0，见表2；
表2 单相接地故障后中性点电压U0
步骤③：根据故障前后的中性点电压U· bd和U· 0，根据式1计算接地电流与仿真实测的接地电流作误差分析，见表3；
表3 接地故障电流预测与误差分析
由表3可以看出，式1可准确预测接地电流。
步骤④：分别测量电网A、B和C相电压的相位，分别记为φA、φB和φC，见表4；
表4 接地故障后三相的相位
步骤⑤：接地电流相位θ分别与各相电压的相位φA、φB和φC做比较，相同的为故障相；对比分析表3和表4可知：A相的相位与故障电流同相位，继而可以判断A相发生单相接地故障；测量A相电压的幅值，见表5；
表5 电网A相电压幅值
步骤⑥：根据式6计算过渡电阻RE的大小，见表6；
表6 过渡电阻的测量
由表6可知，所测得的过渡电阻与设定值(600Ω)误差很小，测量精度较高。

Claims (2)

1.一种单相接地故障选相及过渡电阻测量方法，其特征在于：根据电网故障前后的中性点电压，预测单相接地故障电流的大小，通过比较接地电流与电网三相相电压的相位实现故障选相，根据单相接地故障电流和故障相电压的幅值计算过渡电阻。
2.根据权利要求1所述的单相接地故障过渡电阻的测量方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
步骤a：电网正常运行时，测量中性点电压U· bd；
步骤b：电网发生单相接地故障后，测量中性点电压U· 0；
步骤c：根据故障前后的中性点电压计算单相接地故障电流
上式中：其中，CA、CB和CC分别为三相对地分布总电容，GA、GB和GC分别为三相对地分布总电导，ω为系统角频率；GE为过渡电导；为中性点接地导纳，当中性点不接地当中性点经电阻R接地当中性点经消弧线圈等效电感值L接地IE为单相接地故障电流有效值，θ为接地电流相位；为故障相电压；
步骤d：分别测量电网A相、B相和C相电压的相位，分别记为φA、φB和φC；
步骤e：接地电流相位θ分别与各相电压的相位φA、φB和φC做比较，相同的为故障相，并测量故障相电压有效值，记为UM；
步骤f：计算过渡电阻RE的大小：
RE＝UM/IE                              式2。
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