CN107230970A - 一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法 - Google Patents

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盛万兴
孟晓丽
宋晓辉
冷华
陈宏�
张志丹
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，将单相接地故障隔离与恢复功能集成于已有的电压‑时间型馈线自动化设备，所述方法包括：I、判断单相接地故障；II、寻找接地故障点；III、故障线路的可靠切除。本发明实现了电压‑时间型馈线自动化设备对单相接地故障的处理功能；采用就地式控制方式，大大节省通讯建设与使用费用；本发明馈线各自动化单元相对独立，易于检修、维护与管理。

Description

一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法
技术领域
本发明属于配电自动化领域，具体讲涉及一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法。
背景技术
农网和郊区城网配电线路大多是采取中性点接地或经消弧线圈接地方式的架空线路，线路绝缘化水平低，容易发生单相接地故障。由于中性点接地方式的原因，单相接地故障下此类线路的故障电流特征不明显，因此其馈线电流保护仅仅能反应相间短路和三相短路故障，不能反应配电架空馈线最为常见的单相接地故障，也无法隔离此类故障。当永久性单相接地故障发生时，只能通过变电站人工轮流试拉馈线的办法来排除，有条件的变电站通过小电流接地选线的方式进行选线并跳开整条馈线，此法既存在误跳闸的风险又无法利用馈线分段开关准确隔离接地故障区段。而且，处理单相接地故障与处理相间、三相短路故障在设备和方式上的不同，也增加了电网投资与设备维护的成本，不利于减员增效。
馈线自动化又称线路自动化，是对配电线路上的设备进行监控、协调及控制的集成系统，保护控制是其一个重要功能。馈线自动化包括就地控制与远方控制两种方式。就地控制以开关设备之间的整定值配合来实现，能在不依赖配电主站和通信系统的条件下隔离故障；远方控制是一种集中式的控制方式，通过主站对馈线终端设备上传的故障信息机型分析，来判断故障位置，隔离故障和恢复供电。和远方控制方式比，就地控制方式的设备相对简单，对设备间的通信要求较低，实施成本低，更适合负荷水平较低的农网和郊区城网配电网。
就地型馈线自动化有智能分布式和重合器式两种，。前者通过配电终端之间的故障处理逻辑，来实现故障隔离和对非故障区域的恢复供电，并将故障处理结果上报配电主站；后者是在故障发生时通过线路开关间的逻辑配合，利用重合器实现线路故障的定位、隔离和非故障区域恢复供电的。目前技术成熟的电压-时间型馈线自动化方式就属于重合器式。采用小电流接地方式的农网和郊区配电网，保护不能反应单相接地故障，电压-时间型馈线自动化方式无法完成单相接地故障的处理，即使借助其他设备，也无法做到自动按区段隔离。
针对目前电压-时间型馈线自动化不能完成单相接地故障就地隔离与恢复的问题，本发明专利提出了一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法。
发明内容
针对结构较为简单的农网和郊区配电网的现有电压-时间型馈线自动化不能反应单相接地故障的问题，本发明提出了一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法。
一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，将单相接地故障隔离与恢复功能集成于已有的电压-时间型馈线自动化设备，所述方法包括：
I、判断单相接地故障；
II、寻找接地故障点；
III、故障线路的可靠切除。
进一步的，所述步骤I的单相接地故障的判断包括：确定所述自动化单元控制的负荷开关上游侧的零序电压、相电压和线电压的幅值是否满足特定关系，进而判断所发生故障是否是单相接地故障；确定所述自动化单元控制的负荷开关上游侧的零序电压、相电压和线电压的幅值满足单相接地故障特征的持续时间，进而判断所发的单相接地故障是否是瞬时性故障。
进一步的，所述单相接地故障包括永久性故障和瞬时性故障，当所发生故障为永久性故障时，则按预定时间顺序从负荷末端向上游电源端逐级断开负荷开关至故障点；当所发生故障为瞬时性故障时，则不动作。
进一步的，所述零序电压、相电压和线电压的幅值满足的特定关系为各负荷开关处的馈线自动化单元会检测出明显的零序电压以及一相电压明显降低而另外两相电压明显升高。
进一步的，所述步骤II的所述寻找包括：单相接地故障下，从配电馈线末端按时间配合逐级断开负荷开关至故障点。
进一步的，所述步骤III的所述切除包括：通过延时重合实现非故障区段线路单相接地故障恢复和通过相应的重合闭锁逻辑可靠切除故障区段线路。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明实现了电压-时间型馈线自动化设备对单相接地故障的处理功能，解决了当前单相接地故障保护设备能选出故障馈线，但不能自动隔离故障区段的问题，适用于农村与郊区的少馈线分支电网。
2、本发明采用就地式控制方式。通过时间进行配合，保护控制过程不需要就地单元之间、就地单元与主站、子站进行通讯，大大节省通讯建设与使用费用。
3、本发明能将单相接地故障故障处理功能与相间、三相故障处理功能集中于同一套自动化设备，有利于简化自动化设备的配置，节省设备配置成本。
4、本发明对处理当前存在单相接地故障选线和隔离困难的出线少于3条或出线少且线路长度差异明显的配网馈线单相接地故障特别有效。
5、本发明涉及的馈线各自动化单元相对独立，易于检修、维护与管理。
附图说明
图1为不同永久性故障的馈线自动化处理方式流程图；
图2为典型的电压-时间型就地馈线自动化流程图；
图3为就地型馈线自动化单相接地处理功能流程图；
图4为实施案例示意图；
其中：1-就地型馈线自动化单元，2-负荷开关，3-保护装置(具有自动化单元功能)，4-断路器，5-各区段馈线，6-故障发生处。
具体实施方式
下面将结合本发明技术流程图以及实施案例示意图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图3是就地型馈线自动化单相接地处理功能流程图，其单相接地故障隔离与恢复控制流程为：
当线路发生单相接地故障时，变电站馈线出口开关速断保护不动作，各负荷开关处的馈线自动化单元会检测出明显的零序电压以及一相电压严重跌落而另外两相电压明显抬升的单相接地故障特征。如果馈线上发生的是瞬时性单相接地，则通过短暂延时即可故障消失并恢复供电；如果线路上发生的是永久性单相接地故障故障，则各馈线自动化单元将通过按时间的配合方式，逐级从配网馈线末端断开负荷开关，直至断开接地故障点相邻上游的负荷开关。当断开接地故障点相邻上游的负荷开关时，接地故障特征会瞬时消失，以此可闭锁该负荷开关的重合功能。此时线路恢复正常运行时的电气量特征，若故障点上游其他馈线有已断开的负荷开关，则自动化单元会自动重合负荷开关，实现非故障区段的自动恢复供电。
图4是一个实施案例，展示了该方法的设备配置：
(1)馈线出线端配置电流保护装置3以及断路器4，保护配置速断保护(电流保护I段：瞬时动作，保护部分线路)、过流保护(电流保护III段：延时动作，保护线路全长)和重合闸功能，需测量线路相电流、相电压与零序电压；
(2)线路通过可关断负荷电流的负荷开关2将馈线分为若干区段；
(3)每个负荷开关处配置一个馈线自动化单元1，依靠负荷开关上游处的线路相电压、线电压与零序电压组合判据为启动条件，并能具有可设定的动作延时功能。需特别说明的是，保护3具有馈线自动化单元1的功能，可看作一个特殊的馈线自动化单元。
以图4中线路配置为基础，设馈线自动化单元U1-U6的接地故障分闸动作延时分别为：且而相邻延时的时间间距应保证负荷开关有序动作，为便于叙述本案例均设为Δt(1)；相间、三相短路故障重合负荷开关时U3先于U4动作。以单相接地故障发生于区段V上为例，该方法下的馈线自动化过程为：
区段V发生单相接地故障时，馈线自动化单元会检测到明显的零序电压，且一相电压明显降低、另外两相电压明显升高，并启动负荷开关延时断开功能。
A.若为瞬时单相接地，则在延时Δt(1)内系统自行恢复正常运行。
B.若为永久性单相接地，则延时Δt(1)后U1处负荷开关断开，再经Δt(1)后U2处负荷开关断开，之后经Δt(1)U3处负荷开关断开，最后再经Δt(1)后U4处负荷开关断开。断开U4处负荷开关时线路恢复正常，单相接地故障特征瞬时消失，U4处馈线自动化单元闭锁负荷开关重合功能并保持分闸状态，实现故障隔离。U3处馈线自动化单元将该处负荷开关闭合并恢复供电，之后U1处馈线自动化单元闭合其负荷开关，从而实现故障恢复。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，将单相接地故障隔离与恢复功能集成于已有的电压-时间型馈线自动化设备，所述方法包括：
I、判断单相接地故障；
II、寻找接地故障点；
III、故障线路的可靠切除。
2.如权利要求1所述一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，所述步骤I的单相接地故障的判断包括：确定所述自动化单元控制的负荷开关上游侧的零序电压、相电压和线电压的幅值是否满足特定关系，进而判断所发生故障是否是单相接地故障；确定所述自动化单元控制的负荷开关上游侧的零序电压、相电压和线电压的幅值满足单相接地故障特征的持续时间，进而判断所发的单相接地故障是否是瞬时性故障。
3.如权利要求2所述一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，所述单相接地故障包括永久性故障和瞬时性故障，当所发生故障为永久性故障时，则按预定时间顺序从负荷末端向上游电源端逐级断开负荷开关至故障点；当所发生故障为瞬时性故障时，则不动作。
4.如权利要求2所述一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，所述零序电压、相电压和线电压的幅值满足的特定关系为各负荷开关处的馈线自动化单元会检测出明显的零序电压以及一相电压明显降低而另外两相电压明显升高。
5.如权利要求1所述一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，所述步骤II的所述寻找包括：单相接地故障下，从配电馈线末端按时间配合逐级断开负荷开关至故障点。
6.如权利要求1所述一种就地型馈线自动化的单相接地故障处理方法，其特征在于，所述步骤III的所述切除包括：通过延时重合实现非故障区段线路单相接地故障恢复和通过相应的重合闭锁逻辑可靠切除故障区段线路。
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