CN107192919B - 一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其中，包括：采集电路，所述采集电路用于分别采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；判断电路，用于根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；零序过流保护电路，用于当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。本发明还公开了一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法。本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置解决了当接地方式发生改变时不能对配电网馈供线路进行保护的问题。

Description

一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置及方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置及一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法。
背景技术
目前中压配电网接地方式通常根据接地电容电流大小的不同采用中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统或中性点经小电阻接地系统。当配电线路发生单相接地故障时，中性点不接地系统或经消弧线圈系统无需切除故障，可以继续运行1.5到2小时，而中性点经小电阻接地系统需立即切除故障，否则将造成小电阻装置烧毁。
当前中性点不接地系统或者经消弧线圈接地系统馈供线路保护通常采用三段式过电流保护，中性点经小电阻接地系统通常采用三段式电流保护和两段式零序保护，线路单相故障保护由零序保护实现。由于馈供线路保护功能预先设定，若电网运行方式变化造成系统接地方式发生变化，则馈供线路保护无法自动调整，可能造成以下后果：首先，配电网接地方式由中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统改为经小电阻接地系统，则发生单相接地故障后馈供线路保护无法动作，将由后备保护切除故障，故障切除范围扩大，切除时间变长，不利于供电可靠性及设备安全；其次，配电网接地方式由中性点经小电阻接地系统改为中性点不接地系统或者经消弧线圈接地系统，则发生单相接地故障后零序电流保护可能误动，造成原本可以继续运行的情况发生跳闸，不利于配电网供电可靠性。
如图1所示，正常运行方式A站与B站独立运行，A站为中性点经消弧线圈接地系统，馈供线路保护单相故障不跳闸；B站为中性点经小电阻接地系统，馈供线路保护单相故障零序过流保护动作跳闸。当运行方式调整为B站为电源点带A站串供运行，若A站线路(例如A1线)发生单相接地故障，则A1线馈供线路保护装置无法动作切除故障，将延时由B1开关馈供线路保护切除故障。这样原本可以由A1开关快速切除故障，结果需要B1开关经一段时间延时方可切除故障，停电范围也随之扩大，会造成A站内所有线路失去电源停电，严重影响A站的供电可靠性。
因此，当接地方式发生改变时如何能够对配电网馈供线路进行保护成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置及一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其中，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置包括：
采集电路，所述采集电路用于分别采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
判断电路，所述判断电路与所述采集电路连接，用于根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
零序过流保护电路，所述零序过流保护电路与所述判断电路连接，用于当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
优选地，所述判断电路包括：零序电流值判断电路，
所述零序电流值判断电路用于判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
优选地，所述第一阈值为10A。
优选地，所述判断电路包括：零序电流相位判断电路，
所述零序电流相位判断电路用于判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接线方式为所述中性点经小电阻接地方式。
优选地，所述零序过流保护电路包括过流保护启动电路和输出控制电路，
所述过流保护启动电路用于当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；
所述输出控制电路与所述过流保护启动电路连接，用于根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
作为本发明的第二个方面，提供一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其中，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法包括：
分别采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
优选地，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
优选地，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接线方式为所述中性点经小电阻接地方式。
优选地，所述当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断的步骤包括：
当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；
根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置及方法，通过采集电路采集到当前电路的当前零序电流和当前零序电压，判断电路根据当前零序电流和当前零序电压判断出当前电路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式，当为中性点经小电阻接地方式时，零序过流保护电路启动零序过流保护功能，通过本发明提供的这种保护装置及方法能够根据电气量特征自动识别电网线路的接地方式，然后根据接地方式进行相应的零序电流保护，解决了当接地方式发生改变时不能对配电网馈供线路进行保护的问题。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术的线路接地方式示意图。
图2为本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置的结构示意图。
图3为本发明提供的零序保护启用区示意图。
图4为本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置的工作原理图。
图5为本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，如图2所示，其中，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置10包括：
采集电路100，所述采集电路100用于分别采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
判断电路110，所述判断电路110与所述采集电路100连接，用于根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
零序过流保护电路120，所述零序过流保护电路120与所述判断电路110连接，用于当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，通过采集电路采集到当前电路的当前零序电流和当前零序电压，判断电路根据当前零序电流和当前零序电压判断出当前电路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式，当为中性点经小电阻接地方式时，零序过流保护电路启动零序过流保护功能，通过本发明提供的这种保护装置能够根据电气量特征自动识别电网线路的接地方式，然后根据接地方式进行相应的零序电流保护，解决了当接地方式发生改变时不能对配电网馈供线路进行保护的问题。
作为所述判断电路110的一种具体实施方式，所述判断电路110包括：零序电流值判断电路，所述零序电流值判断电路用于判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
具体地，中性点接地方式非故障线路零序电流通常较小，故障线路零序电流通常较大，但通常不超过所述第一阈值，否则规程规定需改为中性点经消弧线圈接地系统，中性点经消弧线圈接地方式单相故障下故障线路零序电流很小(中性点经消弧线圈运行在略过补偿状态下)，中性点经消弧线圈接地方式单相故障下非故障线路零序电流量值不确定，通常较小，通常不大于中性点经消弧线圈额定电流，中性点经小电阻接地方式下零序电流较大。
优选地，所述第一阈值为10A。
作为所述判断电路110的另一种具体地实施方式，所述判断电路110包括：零序电流相位判断电路，所述零序电流相位判断电路用于判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接线方式为所述中性点经小电阻接地方式。
具体地，中性点不接地方式单相故障下故障线路零序电流滞后零序电压约90°，非故障线路零序电流超前零序电压约90°；中性点经消弧线圈接地方式故障线路、非故障线路均为零序电流超前零序电压约90°；中性点经小电阻接地系统零序电流与零序电压同相位。
作为所述零序过流保护电路的具体实施方式，所述零序过流保护电路120包括过流保护启动电路和输出控制电路，所述过流保护启动电路用于当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；所述输出控制电路与所述过流保护启动电路连接，用于根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
需要说明的是，为了增强线路的可靠性，通常在所述零序过流保护电路120与开关之间设置出口回路，所述出口回路能够增强馈供线路的抗干扰能力，从而提高馈供线路的可靠性。
还需要说明的是，所述零序过流保护电路120通常还包括继电器，所述输出控制电路输出的控制信号能够控制所述继电器的导通，所述继电器导通后能够将所述控制信号传输至所述当前线路的开关处，从而控制所述开关的关断。
作为所述过流保护启动电路的具体实施方式，当开启了所述零序过流保护时所述零序电流需满足下述条件：
(1)I0＞Iqdh，
其中，I0为所述零序电流，Iqdh为所述启动零序保护值，Iqdh的值的选取对于所述中性点不接地方式一般取15A，对于所述中性点经消弧线圈接地方式一般取1.05倍消弧线圈额定电流。若电网中存在多种可能的运行方式，则按照1.05倍最大容量消弧线圈额定电流选取。
(2)I0＞I0ezd且
Figure GDA0001359031770000051
其中，I0为所述零序电流，I0ezd为所述中性点经小电阻接地方式下馈供线路保护最末端零序保护值，U0为所述零序电压。相应的零序保护启用区如图3所示。
另外，如图4所示为所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置的工作原理图，当所述当前线路的接地方式发生改变时，可以由预定条件判断接地方式从而确定零序保护的投入与退出。
具体地，如图4所示，三段式过电流保护按现场需求进行投入，若发生相间短路故障，则运用三段式过流电流保护切除故障；零序保护可以选择固定投入或者自适应投入：(1)固定投入，用于所述接地方式为中性点经小电阻接地方式，发生单相故障后零序保护动作切除故障；(2)自适应投入，则发生单相故障后，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置自动进行接地方式识别，若识别为中性点经小电阻接地方式则自动投入零序保护切除故障，若识别为中性点不接地方式或者中性点经消弧线圈接地方式则零序保护不投入。
作为本发明的第二个方面，如图5所示，提供一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其中，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法包括：
S110、分别采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
S120、根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
S130、当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
本发明提供的接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，通过采集到当前电路的当前零序电流和当前零序电压，根据当前零序电流和当前零序电压判断出当前电路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式，当为中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护功能，通过本发明提供的这种保护方法能够根据电气量特征自动识别电网线路的接地方式，然后根据接地方式进行相应的零序电流保护，解决了当接地方式发生改变时不能对配电网馈供线路进行保护的问题。
作为一种具体地实施方式，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
作为另一种具体地实施方式，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接线方式为所述中性点经小电阻接地方式。
具体地，所述当所述当前线路的接地方式为所述在中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断的步骤包括：
当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；
根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
关于接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法的具体实施方式可以参照前文中关于接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其特征在于，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置包括：
采集电路，所述采集电路用于采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
判断电路，所述判断电路与所述采集电路连接，用于根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
零序过流保护电路，所述零序过流保护电路与所述判断电路连接，用于当所述当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
2.根据权利要求1所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其特征在于，所述判断电路包括：零序电流值判断电路，所述零序电流值判断电路用于判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
3.根据权利要求2所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其特征在于，所述第一阈值为10A。
4.根据权利要求1所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其特征在于，所述判断电路包括：零序电流相位判断电路，
所述零序电流相位判断电路用于判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
5.根据权利要求1所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护装置，其特征在于，所述零序过流保护电路包括过流保护启动电路和输出控制电路，
所述过流保护启动电路用于当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；
所述输出控制电路与所述过流保护启动电路连接，用于根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
6.一种接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其特征在于，所述接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法包括：
采集当前线路的电气量特征，其中，所述电气量特征包括当前零序电流和当前零序电压；
根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式；
当所述当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
7.根据权利要求6所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其特征在于，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流是否大于第一阈值，当所述当前零序电流大于第一阈值时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
8.根据权利要求6所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其特征在于，所述根据当前线路中的所述电气量特征判断所述当前线路的接地方式是否为中性点经小电阻接地方式的步骤包括：
判断所述当前零序电流与所述当前零序电压的相位关系，当所述当前零序电流与所述当前零序电压同相位时，确定当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式。
9.根据权利要求6所述的接地方式自识别的配电网馈供线路保护方法，其特征在于，所述当所述当前线路的接地方式为所述中性点经小电阻接地方式时，启动零序过流保护并输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断的步骤包括：
当所述当前零序电流大于启动零序保护值时，启动所述零序过流保护并发出输出信号；
根据所述输出信号输出控制信号以控制所述当前线路的开关的关断。
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