CN107064717B - 采用复合电流相位检测的配网接地选线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，通过记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，判断接地故障相的第一条线路φALL(A)‑φD(A)>Eps是否成立来判断该条线路是否接地，其中φALL(A是接地故障后电压电流的相角，φD(A)是接地故障前功率因数角；)Eps是复合电流与负荷电流最小的相角差值；若成立，则判定本线路为接地故障线路，输出故障线路名称本发明方法步骤简单，动作可靠，故障选线不需要投切出线开关，可以不停电选线，充分利用接地线路复合电流相位而不是幅值的突然明显增加，正确地判断出故障线路，使得选线工作的准确性大为提高。

Description

采用复合电流相位检测的配网接地选线方法
技术领域
本发明涉及一种配网接地选线方法，具体涉及一种采用复合电流相位检测的配网接地选线方法。
背景技术
变电站配网母线有多条出线，小电流接地系统发生单相接地时，只能报警该系统的哪相发生接地，而不能报出那条线路接地。当前常用的方法是逐次拉合每一条出线，拉合到接地线路时，接地报警信号消失，从而确定是该条出线接地，该线路任然可以继续运行。这种方法的缺点是操作复杂，而且造成用户短时停电；特别是造成非故障线路的短时停电。
目前小电流接地系统的故障选线方法主要有有源法和无源法，无源法以数据突变的相关特性而定，有源法由中性点注入相关信号(通常是高频分量)而终端接收相应信号为主。无源法不管是稳态还是暂态，准确性都比较差。有源法需要终端与设备及主站相互配合，集合度较高，但可靠性也较高。无论那种方法，均没有在配网系统中得到成功的应用，原因是选线的正确率不高。
当线路发生接地故障后，电流幅值变化很小，但是相角变化很大，基于此特点使得选线工作的准确性大为提高。传统的继电保护主要是比较电流突然增大，电压突然降低，来驱动保护动作，切除故障元件的。而对电流相角的突变却考虑的很少。在电子技术，编程技术高度发达的今天，对基波的多点采样技术已近相当精确。对于正弦变化量的相角量测与幅值量测都很容易实现。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种不需要投切出线开关、不需要停电的采用复合电流相位检测的配网接地选线方法。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，包括如下步骤：
步骤一、在数据库中设置变电站出线条数M，将所有出线按线路开关编号的大小顺序，进行编号；建立线路名称、开关编号、线路顺序号n的对照表；
步骤二、对配网三相接线系统进行电压量测，并不停记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，当检测到发生接地故障时，启动接地选线装置进行配网接地选线，置n＝1；
步骤三、根据步骤二中记录的接地故障前接地相电压接地故障前接地相电流即负荷电流计算出接地故障前功率因数角φD(A)；
步骤四、根据步骤二中记录的接地故障后接地相电压接地故障后接地相电流即复合电流计算出接地故障后电压电流的相角φALL(A)；
步骤五、判断接地故障相的第n条线路φALL(A)-φD(A)>Eps是否成立，其中Eps是复合电流与负荷电流最小的相角差值；若成立，则判定第n条线路为接地故障线路，输出故障线路名称，然后转至步骤六；若不成立，则进行步骤六；
步骤六、判断n>M是否成立，若成立表明全部线路检测完毕，则转至步骤七；若不成立，则置n＝n+1准备进行下一条线路检测并转至步骤五；
步骤七、闭合消弧线圈开关，程序结束。全部线路检测完毕，找到接地故障线路后，本系统退出运行，投入消弧线圈。到此本方法的工作结束，系统复归，等待处理下一次接地故障。
M是变电站出线的条数；n是每条出线的线路顺序号，可以与开关编号对应。设置M、n以及建立对照表是人工操作完成的，对一个变电站而言，是相对固定的，而且与开关编号、出线间隔、线路长度、导线截面等设备参数对应，这些数据是存入数据库中的。只有增加新的出线以后，才对M即n进行修改(追加)。但是，在接地选线过程中n成为循环变量，从1、2……M，这里的循环变量n不会刷新数据库中的n。
当系统中发生两条及其以上的线路故障时，如果均系同一相接地，该系统应当检测完所有出线，再结束工作，如本申请中所述。
如果系不同相接地，则形成两相短路故障。保护将自动三相切除其中一条线路，另一条线路任然接地，接地选线装置继续监测。也可能同时切除两条出线，这时接地选线装置退出工作。
所述步骤二电压量测过程中，当检测到某相电压为0或中性点电压升高到相电压或开口三角形电压升到相电压时则认定发生接地故障。
在接地故障线路正常运行的负荷电流上，叠加接地电容电流形成复合电流。
所述的步骤二中采用故障录波装置记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形。
接地选线方法首先要具备量测“故障录波”的”记忆”功能，在电网正常运行时不停的记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，但是只保留最近两秒钟的数据，以前的数据全部删除。其中需要的故障录波的记忆功能，早已在普遍使用故障录波器中实现，只要将这一功能模块用到接地选线装置中就可实现。故障录波装置，在正常运行的电网中，不停记录母线三相电压、以及所有出线三相电流的波形。同时又自动删除5秒钟之前的数据，当检测到发生接地故障时，仍然继续记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，直到故障切除(最多7秒)，继续记录正常运行的波形。其工作的要点，就是长期保留故障前5秒钟，以及故障发生过程中的数据，供给用户分析保护动作正确与否时使用，主要是能看到故障前、后的电压电流波形。
本方法可用于电力系统与企业35KV、10KV、6KV变电站，还有电解铝，电炉炼钢等电压更低的中性点不接地供电系统。
本发明中的接地选线方法属于无源法，其特点是充分利用了接地线路复合电流相位而不是有效值(幅值)的突然明显增加，而正确地判断出故障线路。
当线路发生接地故障后，电流幅值变化很小，但是相角变化很大，基于此特点使得选线工作的准确性大为提高。
本发明方法步骤简单，动作可靠，故障选线不需要投切出线开关，可以不停电选线，充分利用接地线路复合电流相位而不是幅值的突然明显增加，正确地判断出故障线路，使得选线工作的准确性大为提高。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2接地选线装置接线图；
图3为A相接地时电压、电流向量图；
图4为A相接地时电压、电流相角图；
图5单相接地电流分布图。
具体实施方式
采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤一、在数据库中设置变电站出线条数M，将所有出线按线路开关编号的大小顺序，进行编号；建立线路名称、开关编号、线路顺序号n的对照表；
步骤二、置n＝1，对配网三相接线系统进行电压量测，并采用故障录波装置不停记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，当检测到发生接地故障时，启动接地选线装置进行配网接地选线，置n＝1；电压量测过程中，当检测到某相电压为0或中性点电压升高到相电压或开口三角形电压升到相电压时则认定发生接地故障；
步骤三、根据步骤二中记录的接地故障前接地相电压接地故障前接地相电流即负荷电流计算出接地故障前功率因数角φD(A)；
步骤四、根据步骤二中记录的接地故障后接地相电压接地故障后接地相电流即复合电流计算出接地故障后电压电流的相角φALL(A)；其中，复合电流为接地故障线路正常运行的负荷电流加接地电容电流形成；
步骤五、判断接地故障相的第n条线路φALL(A)-φD(A)>Eps是否成立，其中Eps是复合电流与负荷电流最小的相角差值；若成立，则判定第n条线路为接地故障线路，输出故障线路名称，然后转至步骤六；若不成立，则进行步骤六；
步骤六、判断n>M是否成立，若成立表明全部线路检测完毕，则转至步骤七；若不成立，则置n＝n+1准备进行下一条线路检测并转至步骤五；
步骤七、闭合消弧线圈开关，程序结束。
如图2、图3、图4、图5所示，对于馈线与负荷2，正常运行时只有负荷PD+jQD，它对应的电流是接地前接地相电流即负荷电流向量图中A相电压(方向向下)，负荷电流与电压的相角是φD(A)，落后电压大约30°，负荷电流在第3象限。当配网某条10kV线路，如馈线与负荷2的线路A相接地时，系统的表象是A相电压为零，B相、C相电压升高到线电压，零中性点电压升高到相电压；A相接地时又产生全部线路B、C的接地电容电流与A相电压即接地后接地相电压的相角是90°。该接地电容电流与负荷电流叠加，成为复合电流将复合电流与接地后接地相电压的相角变成φALL。当电容电流数值较大时，可将负荷电流拉到第4象限；相角φALL比φD(A)大许多，本文就是采用这一差值，区分接地故障线路。

Claims (4)

1.采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、在数据库中设置变电站出线条数M，将所有出线按线路开关编号的大小顺序，进行编号；建立线路名称、开关编号、线路顺序号n的对照表；
步骤二、对配网三相接线系统进行电压量测，并不停记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形，当检测到发生接地故障时，启动接地选线装置进行配网接地选线，置n＝1；
步骤三、根据步骤二中记录的接地故障前接地相电压接地故障前接地相电流即负荷电流计算出接地故障前功率因数角φD(A)；
步骤四、根据步骤二中记录的接地故障后接地相电压接地故障后接地相电流即复合电流计算出接地故障后电压电流的相角φALL(A)；
步骤五、判断接地故障相的第n条线路φALL(A)-φD(A)>Eps是否成立，其中Eps是复合电流与负荷电流最小的相角差值；若成立，则判定第n条线路为接地故障线路，输出故障线路名称，然后转至步骤六；若不成立，则进行步骤六；
步骤六、判断n>M是否成立，若成立表明全部线路检测完毕，则转至步骤七；若不成立，则置n＝n+1准备进行下一条线路检测并转至步骤五；
步骤七、闭合消弧线圈开关，程序结束。
2.根据权利要求1所述的采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，其特征在于：所述步骤二电压量测过程中，当检测到某相电压为0或中性点电压升高到相电压或开口三角形电压升到相电压时则认定发生接地故障。
3.根据权利要求1所述的采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，其特征在于：在接地故障线路正常运行的负荷电流上，叠加接地电容电流形成复合电流。
4.根据权利要求1所述的采用复合电流相位检测的配网接地选线方法，其特征在于：所述的步骤二中采用故障录波装置记录母线三相电压、所有出线三相电流的波形。
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