CN107516877A - 小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法 - Google Patents

小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法。一种小电阻接地系统故障保护装置，包括：检测模块、第一跳闸模块、重合闸模块和第二跳闸模块；所述检测设备、第一跳闸设备、重合闸设备和第二跳闸设备均设于小电阻接地系统的配电房中各级配电线路的开关处。上述小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法，通过在各配电房中各级配电线路的开关处设置检测设备、第一跳闸设备、重合闸设备和第二跳闸设备，使线路发生故障时，能够通过检测设备、第一跳闸设备、重合闸设备和第二跳闸设备之间的配合准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离。

Description

小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统的保护和控制技术领域，特别是涉及一种小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法。
背景技术
在发生接地故障时，中性点经小电阻接地系统能够快速识别并切除故障线路，因此在新建城市电网中得到越来越多的应用。
中性点经小电阻接地系统能切除小电阻接地故障，中性点经小电阻的10kV系统零序电流保护只能切除过渡电阻100欧以下的接地故障。当发生高阻接地故障时，故障量小，甚至经常伴随有电弧间歇性熄灭的情况，导致零序电流呈现脉冲式增大而又返回的特征，常规保护一般采用持续计时方式，当零序电流大于定值时计时累加，当零序电流小于定值时则计时清零，保护返回。由于高阻接地故障量小，甚至经常伴随有间歇性故障的情况，常规保护难以定位到故障点，进而无法将故障点隔离。
发明内容
基于此，有必要针对常规保护难以定位到故障点，进而无法将故障点隔离的问题，提供一种小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法。
一种小电阻接地系统故障保护装置，包括：
检测模块，用于接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
第一跳闸模块，用于接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
重合闸模块，用于接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
第二跳闸模块，用于接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
一种小电阻接地系统故障保护系统，包括所述的小电阻接地系统故障保护装置，以及与所述检测设备相连接的保护装置；
所述保护装置接收检测设备发送的检测信号，并进行跳闸保护动作。
一种基于所述的小电阻接地系统故障保护装置的小电阻接地系统故障保护方法，包括步骤：
通过检测模块接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
通过第一跳闸模块接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
通过重合闸模块接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
通过第二跳闸模块接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
上述小电阻接地系统故障保护装置、系统和方法，通过在各配电房中各级配电线路的开关处设置检测设备、第一跳闸设备、重合闸设备和第二跳闸设备，使线路发生故障时，能够通过检测设备、第一跳闸设备、重合闸设备和第二跳闸设备之间的配合准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离。
附图说明
图1为本发明第一实施例的小电阻接地系统故障保护装置结构示意图；
图2为本发明第二实施例的小电阻接地系统故障保护装置结构示意图；
图3为本发明图一个实施例中所应用的中性点经小电阻系统主接线示意图；
图4为本发明一个实施例中零序CT极性正接时小电阻接地系统高阻接地故障的相量图；
图5为本发明一个实施例中零序CT极性反接时小电阻接地系统高阻接地故障的相量图；
图6为本发明第三实施例的小电阻接地系统故障保护装置结构示意图；
图7为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态1；
图8为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态2；
图9为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态3；
图10为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态4；
图11为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态5；
图12为本发明所应用的配电网发生高阻接地故障的状态6；
图13为本发明一个实施例的小电阻接地系统故障保护方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合图1阐述小电阻接地系统故障保护装置的实施例。
图1为本发明一个实施例的小电阻接地系统故障保护装置结构示意图，包括：
检测模块101，用于接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
第一跳闸模块102，用于接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
重合闸模块103，用于接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
第二跳闸模块104，用于接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
在一个具体的实施例中，所述检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104均设于小电阻接地系统的配电房中各级配电线路的开关处，所述检测设备101分别与所述重合闸设备103以及第二跳闸设备104相连接，所述重合闸设备103与所述第二跳闸设备104相连接；
第一跳闸设备102接收配电线路开关两侧的电压信号，在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作，其中，预设定值可以为配电房母线电压额定值或线路电压额定值的10％至30％。检测设备101接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各线路的零序电流，向重合闸设备103发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向第二跳闸设备104发送故障存在信号，重合闸设备103接收所述跳闸记忆信号，检测第一跳闸设备102两端电压，即检测配电线路开关两端电压，并向第二跳闸设备104发送重合闸动作信号，第二跳闸设备104接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，进行加速跳闸动作，故障点一侧的配电线路开关跳开。其中跳闸记忆信号为检测设备101检测到高阻接地故障并将相应开关进行跳闸，记忆开光由于检测到故障而进行跳闸的信号；重合闸动作信号为告知重合闸已经动作的信号；故障存在信号为线路存在故障的记忆信号。
上述实施例中，检测设备101用于检测线路是否存在高阻接地故障，其中，高阻接地故障可以分为稳定性高阻接地故障和间歇性高阻接地故障，检测设备101还用于将跳闸记忆信号发送给重合闸设备103，将故障存在信号发送给第二跳闸设备104。第一跳闸设备102可以是无压跳闸设备，用于检测到线路两端电压值小于预设定值时进行跳闸动作。重合闸设备103用于配电线路开关跳开后，出现开关一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，检测到一侧线路恢复有压而又在合闸前变为无压状态时和/或第二跳闸设备104跳闸后，闭锁重合闸。第二跳闸设备104可以是重合闸后加速跳闸设备，用于在重合闸动作后，若检测到存在高阻接地故障，则进行加速跳闸。第二跳闸设备104的特征在于，当重合闸动作合上配电房开关后，若检测到高阻接地故障特征，不再按照高阻接地保护的整定延时或者整定脉冲次数动作，跳闸速度相对高阻接地保护的跳闸速度会更快；第二跳闸设备104动作后闭锁重合闸设备103。
上述小电阻接地系统故障保护装置配置于配电网配电房中各级配电线路开关处，线路发生故障时，能够通过检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104之间的配合准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离。
如图2所示。本发明的一个实施例中小电阻接地系统故障保护装置中，检测设备101包括第一检测设备1011和第二检测设备1012；
所述第一检测设备1011分别与所述重合闸设备103以及第二跳闸设备104相连接，所述第一检测设备1011分别与所述重合闸设备103以及第二跳闸设备104相连接；
所述第一检测设备1011接收各配电房母线或线路电压、各配电房的零序电压以及各线路的零序电流，向重合闸设备103发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向第二跳闸设备104发送故障存在信号，所述第一检测设备1011接收各配电房母线或线路电压、各配电房的零序电压以及各线路的零序电流，向重合闸设备103发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向第二跳闸设备104发送故障存在信号。
上述实施例中，第一检测设备1011可以用于检测稳定性高阻接地故障，其中，稳定性高阻接地故障即定时限的高阻接地故障，是指故障现象超过给定的时间就认为存在稳定性高阻接地故障，本发明所有实施例中的第一检测设备1011又可称为定时限检测装置。第二检测设备1012可以用于检测间歇性高阻接地故障，间歇性高阻接地故障的故障脉冲计数超过预设次数，则认为存在间歇性高阻接地故障，本发明所有实施例中的第二检测设备1012又可称为间歇性检测装置。
下面结合具体例子对检测设备检测高阻接地故障的检测原理做详细介绍。中性点经小电阻接地系统线路的接线图如图3，可以为10kV接地系统，含四条线路：线路1、线路2、线路3以及线路4，图中接地变指的是接地变压器，其中线路4发生了经过渡电阻接地故障，A、B和C为三相不同的电路，Rr为中性点接地电阻，Rg为接地故障过渡电阻，中性点接地电阻Rr可以为6～20欧姆,而接地故障过渡电阻Rg可以为100～1000欧姆范围内。
设接地变中性点零序电压为忽略接地变阻抗，则10kV母线三相电压因为中性点电压偏移，分别为根据基尔霍夫电流定律，存在式(1)：
式(1)中，为电源的三相电流之和，为各线路的三相电流之和，Rr为接地变中性点接地电阻。
在三相参数对称、负荷对称时，电源支路及各非故障线路的三相电流之和经计算后为即三相对地电容电流为其中，j为虚数单位，j2＝-1，ω为工频对应的角速度，对于50Hz工频即为ω＝2π×50，C为线路的单相对地电容大小，下同。对于故障线路，除了三相对地电容电流还存在由于接地故障过渡电阻Rg产生的对地电流，假设在离母线l处发生接地故障，单位长度的电抗为x，则以A相接地为例，Rg产生的对地电流为：由将上述结果带入式(1)，则转化为式(2)：
根据上述分析，对于非故障线路，零序电流为作用下产生的对地电容电流：
式(3)中n为非故障线路的序号，对应图3，n＝1、2、3，Cn为第n条线路电容值。
对于故障线路，零序电流为三相对地电容电流与接地故障过渡电阻Rg产生的对地电流之和：
式(4)中∑C为系统对地电容之和，C4为故障线路对地电容。
根据公式3和4，非故障线路和故障线路的零序电流与零序电压的相量关系如图4所示，其中，零序电流的大小为3I0。若专用零序CT极性接反，则相量图如图5所示。
根据图4和图5，分析有功功率P0＝U0×3I0×Cosθ，对于非故障线路，不论专用零序CT极性正反，零序有功均为0，而对于故障线路，专用零序CT极性正接与反接时的绝对值相等，而正负相反，取零序有功的绝对值，则数值相等。对于中性点经小电阻接地系统，使用零序有功绝对值作为区分故障线路和非故障线路的依据，是有明显的区分度的。因此，采用零序有功功率绝对值来检测接地故障，可以防止专用零序CT极性的影响。
根据式(4)，对于故障线路，计算零序有功功率时，仅部分参与计算，j3ω(∑C-C4)部分产生的零序有功功率为0。因此，得到有功功率绝对值为：
式(2)中，在高阻接地的情况下，考虑Rg在100～1000欧姆范围内，lx远远小于Rg，可忽略。考虑架空线的情况，一般架空线单位对地电容为6pF/km左右，折算为导纳约为5.7μS/km，系统规模相当于100km架空线时的对地导纳为0.570mS，而接地变中性点接地电阻一般为6～20欧姆，折算为导纳在20mS以上，远大于系统对地导纳，因此也可忽略，得到如下接地变中性点电压的近似计算公式：
带入式(5)中，得到零序有功功率绝对值的近似计算公式：
对于电缆线路居多，或者电网规模很大时，系统对地电容电流较大，不宜直接忽略时，可得：
根据式(4)，不能忽略时，j3ω(∑C-C4)会形成零序无功功率部分，可得：
对于同一个小电阻接地系统，中性点接地电阻Rr是一定的，根据式8和式9，|P0|随着接地电阻Rg的增大而减小，随着系统规模的增大而减小，|Q0|会随着系统规模的增大而增大。
上述分析均基于高阻接地时过渡电阻Rg明显大于故障点到母线的线路电抗lx的前提下，适用于100欧及以上过渡电阻接地的情况。另外，考虑到分布式电阻、误差等因素的影响，非故障线路的零序有功功率不会完全为0，但是会呈现出零序无功功率远大于零序有功功率的特征，而故障线路具有明显的零序有功功率，零序功率分布上是不同的。
另外，使用电磁暂态仿真软件(PSCAD，Power Systems Computer Aided Design)软件对图3中的系统进行电磁暂态仿真，电压等级为10.5kV，中性点接地电阻为10欧。过渡电阻在100欧～1000欧范围内选择，计算10kV母线处零序电压及流经各条配电线路的零序电流，并计算各条线路的零序有功功率绝对值。
不同过渡电阻对应的各线路的|P0|、|Q0|如表1和表2所示，采用二次值，单位W、Var：
表1不同过渡电阻时各线路的|P0|
表2不同过渡电阻时各线路的|Q0|
Rg(Ω) 线路1 线路2 线路3 线路4
100 0.218 0.148 0.261 0.904
200 0.0610 0.0406 0.0732 0.253
400 0.0162 0.0108 0.0194 0.0672
600 7.33e-3 4.88e-3 8.81e-3 0.0305
800 4.16e-3 2.77e-3 5.00e-3 0.0173
1000 2.68e-3 1.78e-3 3.22e-3 0.0111
表1中，线路4的零序有功功率绝对值与公式(7)的计算结果是吻合的。扩大系统规模，增大系统对地电容的总量，不同过渡电阻时的仿真结果如下表所示：
表3不同过渡电阻时各线路的|P0|
Rg(Ω) 线路1 线路2 线路3 线路4
100 0.0248 0.0115 0.0608 3.31
200 7.11e-3 3.29e-3 0.0175 0.951
400 1.91e-3 8.84e-4 4.69e-3 0.255
600 8.70e-4 4.03e-4 2.13e-3 0.116
800 4.95e-4 2.29e-4 1.22e-3 0.0662
1000 3.19e-4 1.48e-4 7.83e-4 0.0427
表4不同过渡电阻时各线路的|Q0|
Rg(Ω) 线路1 线路2 线路3 线路4
100 0.458 0.353 0.618 2.12
200 0.131 0.101 0.177 0.609
400 0.0353 0.0273 0.0477 0.164
600 0.0161 0.0124 0.0217 0.0745
800 9.15e-3 7.06e-3 0.0124 0.0424
1000 5.90e-3 4.55e-3 7.96e-3 0.0273
上述仿真结果与理论公式推导是一致的。可以根据零序电压、零序有功功率绝对值、零序无功功率绝对值进行计算比较，识别小电阻接地系统高阻接地故障特征，零序有功功率门槛值|P0|门槛根据小电阻接地系统的中性点接地电阻Rr以及抗过渡电阻水平Rg计算，计算方法按照下式进行：
式中，Ea为相电压额定值，保护采用二次值计算，取57.74V；是考虑接入开口三角电压的二次额定值为100V，与相电压有倍关系；Kr为可靠系数，为保证高阻接地保护的灵敏性，取0.5～0.8，典型值取0.6；Rr为中性点接地电阻，Rg为抗过渡电阻水平，本发明的实施例中Ea、Kr、Rr、Rg的意义都相同。
采集零序电压、零序电流，计算零序有功功率|P0|及零序无功功率绝对值|Q0|；零序电流通过专用零序CT接入。对零序电压U0、零序有功功率|P0|、零序无功功率绝对值|Q0|与门槛值进行比较，同时满足下述3个条件时判定为发生高阻接地故障：
式中，Kpq为系数，与系统的对地电容总量有关，取0.3；Ku为可靠系数，取1.2；Ea、Kr、Rr、Rg的意义与式(10)中相同。
在检测装置检测到高阻接地故障后，由定时限检测装置识别定时限高阻接地故障，由间接性检测设备识别间歇性高阻接地故障。
在上述实施例中，由于高阻接地故障存在故障量小的特点，对精度要求较高，可以尽量采用专用零序CT，但专用零序CT的极性难以校验。上述实施例零序电流采用专用零序CT接入，并且能够自适应零序CT的极性，保证了高阻接地故障判断对精度的要求。
如图6所示，本发明一个实施例的小电阻接地系统故障保护装置中重合闸设备103包括第一重合闸设备1031和第二重合闸设备1032；
所述第一重合闸设备1031分别与检测设备101和第二跳闸设备104相连接，所述第二重合闸设备1032分别与检测设备101和第二跳闸设备104相连接；
所述第一重合闸设备1031接收所述跳闸记忆信号，检测第一跳闸设备102两端电压，并向第二跳闸设备104发送重合闸动作信号，所述第二重合闸设备1032接收所述跳闸记忆信号，检测第一跳闸设备102两端电压，并向第二跳闸设备104发送重合闸动作信号。
上述实施例中，第一重合闸设备1031可以为短延时重合闸设备，第二重合闸设备1032可以为长延时重合闸设备，重合闸设备103启动后，存在跳闸记忆的开关启动短延时重合闸设备，经短延时逐级合闸，其他配电线路开关没有跳闸记忆，启动长延时重合闸设备，根据开关一侧线路有压一侧线路无压而进行顺次合闸，其中，重合闸的长延时为4～8倍短延时，用于保证有跳闸记忆的开关优先合闸。
上述实施例，通过设置短延时重合闸设备和长延时重合闸设备，将具有跳闸记忆的开关和没有跳闸记忆的开关在检测到开关一侧线路有压一侧线路无压时，分别经不同的延时进行闭合，能够让有跳闸记忆的开关优先合闸。能够保证将故障点隔离，并能够自适应专用零序CT极性反接的情况，不需要校验专用零序CT的极性。
下面结合具体的例子，对通过检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104之间的配合来隔离故障点的方案进行详细说明。
如图7所示，小电阻接地系统故障保护装置的数量为多个，各个小电阻接地系统故障保护装置分别设于配电房中各级配电线路开关处。FS1、FS2、FS3、FS4、FS5、FS6为配电网各配电房中各级配电线路房的开关，均配置本发明小电阻接地系统故障保护装置，图7中Sys1-Sys6分别对应FS1-FS6各配电线路开关处配置的小电阻接地系统故障保护装置。图7中，Rr为配电系统接地变中性点接地小电阻；CB为电源变电站的出线开关；YS1、YS2为用户变压器的开关；LSW1、LSW2为本配电网与其他配电网的联络开关，若本配电网全部失电时，可手动或者遥控合上联络开关LSW1或者LSW2通过其他配电网恢复供电。另外，小电阻接地系统故障保护装置还接入各配电线路的开关位置，可以用于对不同位置的开关进行远程控制。
高阻接地保护中要求满足
在这种情况下，对于10kV配电系统而言，故障零序电流一次值小于58A，对故障相电流增幅很小的配电房开关有能力直接跳闸，不会出现断开电流太大导致开关爆炸的情况，因此发生高阻接地故障时，可以通过保护设备的保护动作直接跳开配电房开关。
图7中配电房开关FS2与FS3之间的配电线路发生了高阻接地故障，故障点处、FS1、FS2、中性点接地小电阻Rr构成零序电流的通路，配置于FS1、FS2处的检测设备101能够检测到高阻接地故障，并通过保护设备进行保护动作，跳开FS1、FS2，并且FS1、FS2能够记忆存在高阻接地故障特征的情况。
由于FS1跳开，FS3、FS4、FS5、FS6失压，处于两侧线路的电压值均小于预设定值的状态，各开关处的第一跳闸设备102动作，跳开FS3、FS4、FS5、FS6。开关跳开后配电网的状态如图8所示。
存在跳闸记忆的开关经短延时逐级合闸，当最靠近故障点处的小电阻接地系统故障保护装置中的第二跳闸设备104接收到重合闸发送的重合闸动作信号，和检测设备101发送的故障存在信号时，由第二跳闸设备104加速跳开，闭锁重合闸设备103；故障点另一侧开关因短时来电也闭锁重合闸设备103，实现了区段定位及故障隔离。第二跳闸设备104的加速跳闸功能可以实现在故障线路重合闸动作后比其他配电线路的高阻接地保护更快跳闸，从而实现最靠近故障点的配电线路优先跳闸，防止上级配电线路越级跳闸。
如图8所示，FS1开关左侧线路有压，而右侧线路无压，开关处于分闸位置，即开关处于断开状态，由于FS1有跳闸记忆，启动短延时重合闸设备，经短延时后重合闸动作，合上FS1开关，之后配电网的状态如图9所示。
FS1开关合上之后，如图9所示，FS2开关左侧线路有压，而右侧线路无压，开关处于断开状态，由于FS2也有跳闸记忆，启动短延时重合闸设备，经短延时后重合闸动作，合上FS2开关。而FS3、FS4、FS5、FS6由于没有跳闸记忆，当一侧线路来电之后，一侧线路电压值不为0，只能启动长延时重合闸设备。重合闸的长延时为4～8倍短延时，用于保证有跳闸记忆的开关优先合闸。FS2合闸之后配电网的状态如图10所示。由于FS2与FS3之间存在高阻接地故障，FS2合闸之后检测到高阻接地故障特征，即受到检测设备101发送的故障存在信号，启动高阻接地第二跳闸设备104，跳开FS2开关，并闭锁重合闸设备103，故障线路另一侧的FS3开关检测到线路短时来电又失电，判定为线路有故障，自动闭锁重合闸设备103。FS2、FS3不再合闸，实现了故障线路的定位以及故障隔离，如图11所示。
其他没有跳闸记忆的配电房开关检测到一侧线路有电压一侧线路无电压后，启动长延时重合闸设备顺次合闸。如图11所示，FS4检测到上面进线有压后，由于没有跳闸记忆，启动长延时重合闸设备103，经长延时后合上FS4开关；FS4开关合上后，FS5的上面进线恢复为有压状态，FS5进入一侧进线有压的状态，由于没有跳闸记忆，启动长延时重合闸设备103，经长延时后合上FS5开关；FS6的合闸过程类同。之后配电网的状态如图12所示，完成了整个高阻接地故障检测、定位及隔离的过程。小电阻接地系统故障保护装置定位并隔离故障点的步骤流程示意图见图13。
上述实施例，通过在配电房中各级配电线路各个开关处设置本发明的小电阻接地系统故障保护装置，线路发生故障时，能够通过检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104之间的配合准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离，并能够自适应专用零序CT极性反接的情况，不需要校验专用零序CT的极性。
具体地，在一个实施例中小电阻接地系统故障保护系统包括小电阻接地系统故障保护装置，以及与所述检测设备101相连接的保护设备；所述保护设备接收检测设备101发送的检测信号，并进行跳闸保护动作。其中，检测信号为检测设备101检测小电阻接地系统是否发生高阻接地故障，以及具体发生的是哪种类型的高阻接地故障：定时限高阻接地故障还是间歇性高阻接地故障。
其中，保护设备可以包括定时限保护装置和间歇性保护装置，定时限保护装置用于在定时限检测装置检测到定时限高阻接地故障时进行保护动作，间歇性保护装置用于在间歇性检测装置检测到间歇性高阻接地故障时进行保护动作。
上述实施例中，通过定时限保护装置和间歇性保护装置，对不同的高阻接地故障启动不同类型的保护，有针对性地进行区分保护，能确保准确识别故障类型并及时执行保护跳闸隔离故障。
其中，在一个实施例中，所述保护设备包括第一保护装置和第二保护装置；所述第一保护装置与第一检测设备1011相连接，所述第二保护装置与第一检测设备1011相连接；第一保护装置接收第一检测设备1011发送的检测信号，并进行跳闸保护动作，第二保护装置接收第二检测设备1012发送的检测信号，并进行跳闸保护动作。
上述实施例中，第一保护装置可以是定时限保护装置，第二保护装置可以是间歇性保护装置，定时限保护装置用于在定时限检测装置检测到定时限高阻接地故障时进行保护动作，间歇性保护装置用于在间歇性检测装置检测到间歇性高阻接地故障时进行保护动作。本发明的所有实施例中，第一保护装置都可以代表定时限保护装置，第二保护装置都可以代表间歇性保护装置。
上述实施例中，通过第一保护装置和第二保护装置，对不同的高阻接地故障启动不同类型的保护，有针对性地进行区分保护，能确保准确识别故障类型并及时执行保护跳闸隔离故障。
进一步地，在一个实施例中，第一保护装置中包括与所述第一检测设备1011相连接的跳闸计时器；所述跳闸计时器用于接收所述第一检测设备1011的第一驱动信号，并进行计时，跳闸计时达到预设的跳闸计时阈值时，执行保护跳闸隔离故障。其中，驱动信号为驱动计时器开始计时的信号。
在上述实施例中，检测装置检测到的可以是稳定高阻接地故障，本发明的所有实施例中，稳定高阻接地故障指的就是定时限高阻接地故障，对应的第一保护装置为定时限保护装置，定时限保护装置启动后，跳闸计时器开始计时，跳闸计时器累加计时达到预设阈值时，驱动线路继电器执行保护跳闸隔离故障。
上述实施例，通过将第一保护装置与第一检测设备1011相连接，实现了对稳定性高阻接地故障的识别及保护，线路发生故障时，再结合检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104之间的配合，能准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离，并能够自适应专用零序CT极性反接的情况，不需要校验专用零序CT的极性。
更进一步地，在一个实施例中，第二保护装置中包括与所述第二检测设备1012相连接的脉冲计数器；所述脉冲计数器用于接收所述第二检测设备1012的第二驱动信号，并进行计数，故障脉冲计数累加到预设次数时，驱动线路继电器执行保护跳闸隔离故障。
在上述实施例中，检测装置检测到的可以是间歇性高阻接地故障，若为间歇性高阻接地故障，则定时限保护装置的跳闸计时器不能累计至预设阈值，此时由间歇性保护装置通过累计故障脉冲次数的方式进行判别，对应的第二保护装置为间歇性保护装置，间歇性保护装置启动后，故障脉冲计数器开始累加计数，计数累加到预设次数阈值时，执行保护跳闸隔离故障。
上述实施例，通过将第二保护装置与第二检测设备1012相连接，实现了对稳定性高阻接地故障的识别及保护，线路发生故障时，再结合检测设备101、第一跳闸设备102、重合闸设备103和第二跳闸设备104之间的配合，能准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离，并能够自适应专用零序CT极性反接的情况，不需要校验专用零序CT的极性。
另外，本发明的实施例中，重合闸设备103是具备闭锁功能的设备。重合闸设备103在第二跳闸设备104跳闸后，和/或检测到一侧线路恢复有压而又在合闸前变为无压状态时，闭锁重合闸。
上述实施例中，重合闸设备103检测到一侧线路短时恢复有压而又在合闸前变为无压状态，则认为是该侧线路存在故障，不能重合闸，因此闭锁重合闸设备103。第二跳闸设备104的跳闸方式与定时限保护和间歇性保护的跳闸方式不同，定时限保护的跳闸是经整定延时跳闸，即当跳闸计时器的计时达到预设阈值时，执行保护跳闸隔离故障。间歇性保护的跳闸是脉冲计数达累加到预设次数阈值时，执行保护跳闸隔离故障，其中，脉冲计数的次数可以为2次。而第二跳闸设备104相对定时限保护和间歇性保护的跳闸方式能更快的进行跳闸动作。
上述实施例，通过重合闸后加速跳闸功能可以实现在重合闸于故障线路时比其他配电线路的高阻接地保护更快跳闸，从而实现最靠近故障点的配电线路优先跳闸，防止上级配电线路越级跳闸。并且能准确地定位到故障点，进而将故障点进行隔离，并能够自适应专用零序CT极性反接的情况，不需要校验专用零序CT的极性。
另外，本发明还提供一种基于小电阻接地系统故障保护装置的小电阻接地系统故障保护方法，包括步骤：
通过检测模块接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
通过第一跳闸模块接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
通过重合闸模块接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
通过第二跳闸模块接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
上述实施例与小电阻接地系统故障保护装置的实施例相类似，此处不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小电阻接地系统故障保护装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
第一跳闸模块，用于接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
重合闸模块，用于接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
第二跳闸模块，用于接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
2.根据权利要求1所述的小电阻接地系统故障保护装置，其特征在于，所述检测设备包括第一检测装置和第二检测装置；
所述第一检测装置分别与所述重合闸设备以及第二跳闸设备相连接，所述第二检测装置分别与所述重合闸设备以及第二跳闸设备相连接；
所述第一检测装置接收各配电房母线或线路电压、各配电房的零序电压以及各线路的零序电流，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向第二跳闸设备发送故障存在信号；
所述第二检测装置接收各配电房母线或线路电压、各配电房的零序电压以及各线路的零序电流，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向第二跳闸设备发送故障存在信号。
3.根据权利要求1所述的小电阻接地系统故障保护装置，其特征在于，所述重合闸设备包括第一重合闸设备和第二重合闸设备；
所述第一重合闸设备分别与检测设备和第二跳闸设备相连接，所述第二重合闸设备分别与检测设备和第二跳闸设备相连接；
所述第一重合闸设备接收所述跳闸记忆信号，检测第一跳闸设备两端电压，并向第二跳闸设备发送第一重合闸动作信号；
所述第二重合闸设备接收所述跳闸记忆信号，检测第一跳闸设备两端电压，并向第二跳闸设备发送第二重合闸动作信号。
4.根据权利要求1所述的小电阻接地系统故障保护装置，其特征在于，所述小电阻接地系统故障保护装置的数量为多个，各个小电阻接地系统故障保护装置分别设于配电房中的一个配电线路开关处。
5.一种小电阻接地系统故障保护系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的小电阻接地系统故障保护装置，以及与所述检测设备相连接的保护装置；
所述保护装置接收检测设备发送的检测信号，并进行跳闸保护动作。
6.根据权利要求5所述的小电阻接地系统故障保护系统，其特征在于，所述保护设备包括第一保护装置和第二保护装置；
所述第一保护装置与第一检测装置相连接，所述第二保护装置与第二检测装置相连接；
所述第一保护装置接收第一检测装置发送的第一检测信号，并进行跳闸保护动作；
所述第二保护装置接收第二检测装置发送的第二检测信号，并进行跳闸保护动作。
7.根据权利要求6所述的小电阻接地系统故障保护系统，其特征在于，所述第一保护装置中包括与所述第一检测装置相连接的计时器；
所述计时器用于接收所述第一检测装置发送的第一驱动信号，并进行计时，跳闸计时达到预设的跳闸计时阈值时，驱动线路继电器执行保护跳闸隔离故障。
8.根据权利要求6所述的小电阻接地系统故障保护系统，其特征在于，所述第二保护装置中包括与所述第二检测装置相连接的脉冲计数器；
所述脉冲计数器用于接收所述第二检测装置的第二驱动信号，并进行计数，故障脉冲计数累加到预设次数时，驱动线路继电器执行保护跳闸隔离故障。
9.根据权利要求1所述的小电阻接地系统故障点定位装置，其特征在于，所述重合闸设备在重合闸加速跳闸设备跳闸后，和/或检测到一侧线路恢复有压而又在合闸前变为无压状态时，闭锁重合闸。
10.一种基于权利要求1至4任意一项所述的小电阻接地系统故障保护装置的小电阻接地系统故障保护方法，其特征在于，包括步骤：
通过检测模块接收各配电房母线电压或线路电压、各配电房的零序电压以及各配电线路的零序电流，在检测到高阻接地故障时，向重合闸设备发送高阻接地故障的跳闸记忆信号，并向重合闸加速跳闸设备发送故障存在信号；
通过第一跳闸模块接收配电线路开关两侧的电压信号，并在线路两侧电压值小于预设定值时进行跳闸动作；
通过重合闸模块接收所述跳闸记忆信号，检测无压跳闸设备两端电压，在出现无压跳闸设备两端一侧线路有压一侧线路无压的状态时，存在跳闸记忆的开关经短延时顺次合闸，不存在跳闸记忆的开关经长延时顺次合闸，并在重合闸动作后，向重合闸加速跳闸设备发送重合闸动作信号；
通过第二跳闸模块接收所述故障存在信号以及重合闸动作信号，在重合闸动作后，若接收到故障存在信号，则进行加速跳闸动作，故障点所在线路一侧的配电线路开关跳开。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112327099A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 南方电网科学研究院有限责任公司 配电网接地故障选线跳闸方法、装置及存储介质
CN113092939A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 一种基于pmu和智能电表的配电网故障定位方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105140897A (zh) * 2015-09-26 2015-12-09 中国石油大学(华东) 一种适用于小电阻接地系统单相接地故障的保护方法
CN105375438A (zh) * 2015-12-16 2016-03-02 国网山东省电力公司青岛供电公司 用于中性点经小电阻接地系统的零序电流检测装置及方法
CN106374445A (zh) * 2016-12-05 2017-02-01 山东科汇电力自动化股份有限公司 选线装置与保护重合闸配合的小电流接地故障处理方法
CN106646120A (zh) * 2016-11-25 2017-05-10 国网江苏省电力公司扬州供电公司 配电网小电阻单相接地故障定位方法及配电终端

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105140897A (zh) * 2015-09-26 2015-12-09 中国石油大学(华东) 一种适用于小电阻接地系统单相接地故障的保护方法
CN105375438A (zh) * 2015-12-16 2016-03-02 国网山东省电力公司青岛供电公司 用于中性点经小电阻接地系统的零序电流检测装置及方法
CN106646120A (zh) * 2016-11-25 2017-05-10 国网江苏省电力公司扬州供电公司 配电网小电阻单相接地故障定位方法及配电终端
CN106374445A (zh) * 2016-12-05 2017-02-01 山东科汇电力自动化股份有限公司 选线装置与保护重合闸配合的小电流接地故障处理方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112327099A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 南方电网科学研究院有限责任公司 配电网接地故障选线跳闸方法、装置及存储介质
CN113092939A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 一种基于pmu和智能电表的配电网故障定位方法
CN113092939B (zh) * 2021-04-08 2023-03-10 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 一种基于pmu和智能电表的配电网故障定位方法

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