CN106329509B - 电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，本系统在采用分立的随调式消弧线圈控制器和小电流接地选线装置的典型系统中，增设接地过电压继电器和时间继电器，接地过电压继电器线圈连接母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，接地过电压继电器常开触点与时间继电器线圈串联后由外接电源供电，时间继电器的常开触点串接于小电流接地选线装置的信号输入端与母线电压互感器的开口三角电压信号输出端之间。本系统错开随调式消弧线圈的动态补偿过程与小电流接地选线捕捉接地故障的过程，使小电流接地选线装置在消弧线圈补偿残流稳定后进行故障选线，从而提升了小电流接地选线装置的动作正确性，避免误选和漏选。

Description

电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统

技术领域

本发明涉及一种电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统。

背景技术

我国的城市电网及厂矿企业的中压系统中，大部分为中性点不接地(即小电流接地)系统，这种系统在发生单相接地时，电网仍可带故障运行1～2小时，大大降低了运行成本，提高了供电系统的可靠性。但这种供电方式在单相接地电流较大时容易产生弧光过电压和引发相间短路，给供用电设备造成了极大的危害。为了避免单相接地后弧光过电压引起事故扩大，我国电力规程规定当10kV系统电容电流大于30A、35kV系统电容电流大于10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流。同时，为了尽快找到单相接地故障回路，应在系统中同时安装小电流接地选线装置。

目前的小电流接地选线装置产品种繁多，单体工作原理复杂，主要综合以下几种：功率方向法、谐波分析法、信号注入法、首半波法、综合幅值比较法等等。运行经验表明，由于零序电流有较大的分散性，且本身值不大，所以选择线路有一定的困难，综合多种原理仍不能排除误选和漏选，这也是目前许多小电流接地选线装置正确率不高的原因所在，若系统中有消弧线圈，补偿故障点的容性电流，若接近全补偿，那么小电流接地选线的困难更大。

国内现有一些将单相接地选线的功能嵌装到消弧线圈控制器中，通过残流增量法（小扰动法）据说能够达到比较满意的选线正确率。但与消弧线圈控制器独立开来的选线装置，由于两者的厂家不同，解决问题的出发点不同，或者项目设计选型中没有配合好，从实际运行经验看，其单相接地选线的正确率一般比较低。

选线装置的工作正确性不仅与回路CT的装设位置、周围电磁干扰的强度、CT的极性、回路接线的正确性、启动电压，选线装置的工作原理有关，它还受消弧线圈自动跟踪补偿控制器工作特性的影响。两者在同时接受到接地过电压信号后，分别启动选线和感性电流的补偿，因此，选线在补偿装置补偿电流逐渐稳定的过程中进行，补偿残流稳定过程的快慢一定会影响选线装置工作的准确性。

国家DL-T1057 2007“自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件”中有关于对成套装置自动跟踪时间和补偿残流稳定时间的基本技术要求如下表：

其中：自动跟踪时间为系统在正常运行中，当系统电容电流发生一定程度变化时，装置由一种设定状态到另外一种设定状态的时间；残流稳定时间为发生单相接地时，经消弧线圈补偿后流过接地点的残流小于设定值的时间间隔。

预调式装置的工作原理为在系统正常运行时测量系统电容电流，并预先调节电感值到设定的补偿状态（≯3min/档），单相接地发生后对系统单相接地电容电流进行补偿。并由专用设施（如阻尼电阻等）抑制预调式装置的电感与系统的对地电容的串联谐振。当系统单相接地故障发生后，自动退出该装置（约10us）以输出设定的补偿电流，当检测到接地故障消除后自动投入该装置。所以单相接地发生后，其补偿过程很快，us级就可以完成，能在小电流接地选线故障捕捉之前就完成补偿。

随调式装置的工作原理为在系统正常运行时测量系统电容电流，并设定补偿参数（≯3sec），系统单相接地发生后自动进入设定补偿状态，对系统单相接地电容电流进行补偿，其残流稳定过程为1级≯100ms、2级≯200ms。该装置在系统正常运行时其电感量远离与系统对地电容发生串联谐振的值。当系统单相接地故障发生后，自动进入设定的补偿状态，输出设定补偿电流，当检测到接地故障消除后其电感量自动远离谐振点。

国家电网公司企业标准《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术规范》Q/GDW369-2009要求保障选线正确的最小故障持续时间为200ms。而从一些地方电网对小电流接地选线保护装置的技术规范要求看，要求保障选线正确动作的故障持续时间是60ms、选线动作时间≯3sec（中国南方电网S/CSG110040-2012）。

实际上，随调式装置厂家在用户手册中一般只标明“补偿响应速度”，常常是≯20ms，这个参数只是自动跟踪时间的参数，并不是“跟踪+残流稳定时间”。从运行经验看，以随调式装置为例，整个补偿过程时间一般在200ms左右，而小电流接地选线装置厂家一般保证单相接地捕捉时间<60ms。

由上述可知，在随调式消弧线圈补偿系统中，当单相接地故障发生后，往往小电流接地选线装置选线是在消弧线圈动态补偿的暂态过程中，暂态残流的不稳定导致小电流接地选线装置常有误报和漏报。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，本系统通过对电网接地过电压信号进行延时逻辑设计，错开随调式消弧线圈的动态补偿过程与小电流接地选线捕捉接地故障的过程，使小电流接地选线装置在消弧线圈补偿残流稳定后进行故障选线，从而提升了小电流接地选线装置的动作正确性，避免误报和漏报。

为解决上述技术问题，本发明电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统包括电网主变压器、母线、母线电压互感器、接地电压互感器、消弧线圈、随调式消弧线圈控制器和小电流接地选线装置，所述电网主变压器通过进线开关连接所述母线，所述母线电压互感器输入端连接所述母线，所述接地电压互感器输入端通过接地开关连接母线、输出端通过所述消弧线圈接地，所述随调式消弧线圈控制器的电源输入端连接所述母线电压互感器的电源输出端、信号输入端连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，所述小电流接地选线装置的信号输入端连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，本系统还包括带有常开触点的接地过电压继电器和带有常开触点的时间继电器，所述接地过电压继电器线圈连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，所述接地过电压继电器常开触点与所述时间继电器线圈串联后由外接电源供电，所述时间继电器的常开触点串接于所述小电流接地选线装置的信号输入端与所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端之间。

进一步，所述随调式消弧线圈控制器的启动电压、小电流接地选线装置的启动电压和接地过电压继电器的启动电压为系统金属性单相接地过电压值的20～30%。

进一步，所述时间继电器的动作整定值为1～1.5sec。

进一步，所述随调式消弧线圈控制器的补偿后残流控制在2～3A。

由于本发明电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统采用了上述技术方案，即本系统在采用分立的随调式消弧线圈控制器和小电流接地选线装置的典型系统中，增设接地过电压继电器和时间继电器，接地过电压继电器线圈连接母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，接地过电压继电器常开触点与时间继电器线圈串联后由外接电源供电，时间继电器的常开触点串接于小电流接地选线装置的信号输入端与母线电压互感器的开口三角电压信号输出端之间。本系统通过对电网接地过电压信号进行延时逻辑设计，错开随调式消弧线圈的动态补偿过程与小电流接地选线捕捉接地故障的过程，使小电流接地选线装置在消弧线圈补偿残流稳定后进行故障选线，从而提升了小电流接地选线装置的动作正确性，避免误选和漏选。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统原理图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统包括电网主变压器1、母线2、母线电压互感器3、接地电压互感器5、消弧线圈6、随调式消弧线圈控制器4和小电流接地选线装置7，所述电网主变压器1通过进线开关11连接所述母线2，所述母线电压互感器3输入端连接所述母线2，所述接地电压互感器5输入端通过接地开关51连接母线2、输出端通过所述消弧线圈6接地，所述随调式消弧线圈控制器4的电源输入端连接所述母线电压互感器3的电源输出端、信号输入端连接所述母线电压互感器3的开口三角电压信号输出端，所述小电流接地选线装置7的信号输入端连接所述母线电压互感器3的开口三角电压信号输出端，本系统还包括带有常开触点K1的接地过电压继电器YJ和带有常开触点K2的时间继电器SJ，所述接地过电压继电器YJ线圈连接所述母线电压互感器3的开口三角电压信号输出端，所述接地过电压继电器常开触点K1与所述时间继电器SJ线圈串联后由外接电源供电，所述时间继电器SJ的常开触点K2串接于所述小电流接地选线装置7的信号输入端与所述母线电压互感器3的开口三角电压信号输出端之间。

优选的，所述随调式消弧线圈控制器4的启动电压、小电流接地选线装置7的启动电压和接地过电压继电器YJ的启动电压为系统金属性单相接地过电压值的20～30%。该整定值按躲过系统三相最大不平衡电压设定，保证接地选线动作的可靠性，避免误动作。

优选的，所述时间继电器SJ的动作整定值为1～1.5sec。

优选的，所述随调式消弧线圈控制器4的补偿后残流控制在2～3A。该残流控制值小于国家标准的5～10A，其在随调式消弧线圈控制器中进行参数修改即可。

本系统通过将母线电压互感器3的开口三角电压信号3V0引入接地过电压继电器YJ，接地过电压继电器YJ的动作整定值与小电流接地选线装置7的启动电压值一致。当系统中发生某个单相接地故障时，随调式消弧线圈控制器4接受到母线电压互感器3的开口三角电压信号3V0，如果达到其启动电压值则动态响应进行消弧线圈6电感的调节，实施动态补偿。故障同时，母线电压互感器3的开口三角电压信号3V0也输送到接地过电压继电器YJ，如果达到其动作整定值，其常开接点K1闭合，在由常开接点K1和时间继电器SJ构成的延时控制回路中的时间继电器线圈SJ得电，延时控制回路可由外接电源供电，通常可由现场容易获得的交流220V供电，通过适当的延时后其常开接点K2闭合，这样小电流接地选线装置7接收到母线电压互感器3的开口三角电压信号3V0，开始接地故障的选线。至此，实现了对系统的接地过电压信号的延时逻辑，通过延时逻辑设计错开了随调式消弧线圈控制器4的动态补偿过程与小电流接地选线捕捉接地故障的过程，避免了在消弧线圈6动态补偿残流尚未稳定的过程中，小电流接地选线的误选或漏选，从而提升小电流接地选线装置7的动作正确性，保证了电网安全、可靠运行。

Claims (4)

1.一种电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，包括电网主变压器、母线、母线电压互感器、接地电压互感器、消弧线圈、随调式消弧线圈控制器和小电流接地选线装置，所述电网主变压器通过进线开关连接所述母线，所述母线电压互感器输入端连接所述母线，所述接地电压互感器输入端通过接地开关连接母线、输出端通过所述消弧线圈接地，所述随调式消弧线圈控制器的电源输入端连接所述母线电压互感器的电源输出端、信号输入端连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，所述小电流接地选线装置的信号输入端连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，其特征在于：本系统还包括带有常开触点的接地过电压继电器和带有常开触点的时间继电器，接地过电压继电器线圈连接所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端，所述接地过电压继电器常开触点与所述时间继电器线圈串联后由外接电源供电，所述时间继电器的常开触点串接于所述小电流接地选线装置的信号输入端与所述母线电压互感器的开口三角电压信号输出端之间。

2.根据权利要求1所述的电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，其特征在于：所述随调式消弧线圈控制器的启动电压、小电流接地选线装置的启动电压和接地过电压继电器的启动电压为系统金属性单相接地过电压值的20～30%。

3.根据权利要求1所述的电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，其特征在于：所述时间继电器的动作整定值为1～1.5sec。

4.根据权利要求1所述的电网中性点不接地系统的小电流接地选线保护系统，其特征在于：所述随调式消弧线圈控制器的补偿后残流控制在2～3A。