CN107843809A - 基于零序判别的接地选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于零序判别的接地选线方法，包括采样系统的零序电压和零序电流；判断零序电压值与整定值的大小、零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小以及零序电流的方向；计算各个线路的有功功率值并得到接地选线的结果。本发明方法通过零序有功的计算来放大故障，以减少故障分量小对选线精确度的影响；通过将零序电流二次线直接引入最近的保护装置，从而缩短了二次线的长度，降低了故障量的损耗，同时还减少了接地选线装置，节约了成本；通过新的判断方法判断接地选线结果，并根据结果报出故障线路，提高了工作效率；此外，使用大截面积的导线作为零序电流互感器的二次线，以降低故障量损耗，进一步提高采样精度。

Description

基于零序判别的接地选线方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于零序判别的接地选线方法。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

我国的供用电系统有“大电流系统”和“小电流系统”。“小电流系统”是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。该系统具有发生单相接地时故障电流小的特点，同时系统线电压基本不变，不影响对负荷连续供电(电力规程规定仍可继续运行0.5-2个小时)，但电网长时间带接地故障运行，存在非故障相电压升高、弧光接地过电压、人身触电等安全隐患；因此，准确快速的查出故障线路，对电网的安全稳定运行起到至关重要的作用。

最初的故障选线方法(即判定发生接地故障的线路)是逐条线路拉线监视零序电压的大小变化来判断，这种方法虽可保证正确性,但速度慢、步骤繁琐，且影响供电的可靠性。随着微机保护的广泛应用，大量基于微机保护的各种小电流接地选线装置和方法研制成功，但实际现场运行结果表明，这种小电流接地选线装置的选线效果并不理想，在发生单相接地故障时无法迅速准确地确认问题出在哪一条线路上。

目前现场常用的方法，主要有稳态分量法、谐波分量法、暂态法、接地选线和消弧线圈一体化发等四种原理的接地选线方法，但是现有的方法往往运行效果差，精度低，而且现场容易受到环境因素影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单可靠，判别效果相对较好的基于零序判别的接地选线方法。

本发明提供的这种基于零序判别的接地选线方法，包括如下步骤：

S1.系统出现接地故障时，保护装置采样系统的零序电压和零序电流；

S2.判断步骤S1得到的零序电压值与整定值的大小；

S3.判断步骤S1得到的零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小；

S4.判断步骤S1得到的零序电流的方向；

S5.根据步骤S4判断的结果，计算各个线路的有功功率值，从而得到接地选线的结果。

步骤S1所述的采样零序电流，具体为采用零序电流互感器采样零序电流，并采用大截面积的二次线缆将采样结果传送至最近的保护装置。

所述的大截面积线缆为采用截面积为4mm²的线缆。

步骤S2所述的判断零序电压值与整定值的大小，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压值≥整定值，则进行下一步的判断；

若零序电压值＜整定值，则继续对零序电压值进行采样；

步骤S3所述的判断零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压和零序电流的乘积≥设定值，则进行下一步的判断；

若零序电压和零序电流的乘积＜设定值，则继续对零序电压值进行采样；

步骤S4所述的判断步骤S1得到的零序电流的方向，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电流的方向满足要求，则进行下一步的计算；

若零序电流的方向不满足要求，则继续对零序电压值进行采样；

所述的满足要求定义为零序电流的方向角不在整定值范围内。

步骤S5所述的计算各个线路的有功功率值并得到接地选线的结果，具体为采用如下步骤得到接地选线的结果：

A.采用如下算式计算系统各个线路的有功功率值：

P＝U₀I₀cosθ

式中U₀为零序电压，I₀为零速电流，θ为U₀和I₀之间的夹角；

B.根据步骤A计算得到的有功功率值，判定有功功率值最大的线路即为接地故障线路。

本发明提供的这种基于零序判别的接地选线方法，根据故障线路同一母线上电压相同的原理，通过零序有功算法来放大故障，以减少故障分量小对选线精确度的影响；通过将零序电流二次线直接引入最近的保护装置，相较于现有的分别将各线路零序电流二次线引入小电流接地选线装置，缩短了二次线的长度，从而降低了故障量的损耗，同时还减少了一个小电流接地选线装置，节约了成本；通过在新的判断方法判断接地选线结果，并根据结果报出故障线路，能够让运行人员方便快捷的发现故障线路，提高了工作效率；此外，使用大截面积的导线作为零序电流互感器的二次线，以降低故障量损耗，提高采样精度。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的实施例的小电流接地系统等效模拟图。

图3为本发明的实施例的零序等值电路图。

图4为本发明的实施例的各出线零序电流示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的方法流程图：本发明提供的这种基于零序判别的接地选线方法，包括如下步骤：

S1.系统出现接地故障时，保护装置采样系统的零序电压和零序电流；在具体实施时，采用零序电流互感器采样零序电流，并采用大截面积的二次线缆将采样结果传送至最近的保护装置；大截面积线缆为采用截面积为4mm²的线缆。

S2.判断步骤S1得到的零序电压值与整定值的大小；具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压值≥整定值，则进行下一步的判断；

若零序电压值＜整定值，则继续对零序电压值进行采样；

其中，整定值在满足零序电压继电器灵敏性和动作的可靠性即可(根据经验，一般设为6V)。；

S3.判断步骤S1得到的零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小；具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压和零序电流的乘积≥设定值，则进行下一步的判断；

若零序电压和零序电流的乘积＜设定值，则继续对零序电压值进行采样；

S4.判断步骤S1得到的零序电流的方向；具体为采用如下规则进行判断：

若零序电流的方向满足要求，则进行下一步的计算；

若零序电流的方向不满足要求，则继续对零序电压值进行采样；

所述的满足要求定义为零序电流的方向角不在整定值范围内；

S5.根据步骤S4判断的结果，计算各个线路的有功功率值，从而得到接地选线的结果；具体包括如下步骤：

A.采用如下算式计算系统各个线路的有功功率值：

P＝U₀I₀cosθ

式中U₀为零序电压，I₀为零速电流，θ为U₀和I₀之间的夹角；

B.根据步骤A计算得到的有功功率值，判定有功功率值最大的线路即为接地故障线路。

以下结合一个实施例对本发明方法中的一些步骤的目的进行说明：

如图2所示为本发明的实施例的小电流接地系统等效模拟图：为了方便分析，不考虑线路阻抗和对地导纳；当开关K2合上时，表示系统的第i条出线的C相经过大小为R_d的电阻接地(R_d＝0表示金属接地)，当开关K₁合上表示系统经过消弧线圈补偿。

如图3所示为本发明的实施例的零序等值电路图：图中给出了零序电压以及电流残流的相互关系；其中U_c为K₂合上(即接地)前接地点的电压，U0为接地后系统的零序电压，Ir为接地点残流，∑Ic为系统总电容电流，IL为消弧线圈补偿电流。上述变量存在如下关系：Ir＝IL-∑Ic。由于IL的补偿，残流会大大削弱，例如当消弧线圈运行在过补偿且脱谐度为10％，Ir＝Ic×10％，补偿后残流变为原来的1/10，使接地点电弧自动熄灭的可能性大大增加，提高了电网运行的可靠性，然而残流急剧减小给选线带来了麻烦；鉴于此，本发明方法通过判断零序电流的方向来消除此种影响。

如图4所示为本发明的实施例的各出线零序电流示意图：出线m为故障线路，CT1～CTn为各线路出口的零序互感器；I01～I0n为对应出线的零序电流；故障线路的零序电流可以表示为：I0m＝Icm+Ir，再结合公式Ir＝IL-∑Ic，可得：I0m＝IL-∑Ici(i＝0～n且i≠m)，即故障线路的零序电流等于消弧线圈补偿电流再减去所有非故障线路的电容电流之和。假设系统没有消弧线圈补偿，即IL＝0时，故障线路零序电流为所有非故障线路电容电流之和，此时其幅值较大，且相位与非故障线路相反，故障特征很明显，对选线而言有积极作用，但是残流数值较大，在数值上对故障分量影响较大；因此，根据故障线路同一母线上电压相同的原理，本发明方法通过零序电压与零序电流的乘积(即有功算法)的方法来放大故障量，从而进一步提高计算精度。

Claims (7)

1.一种基于零序判别的接地选线方法，包括如下步骤：

S1.系统出现接地故障时，保护装置采样系统的零序电压和零序电流；

S2.判断步骤S1得到的零序电压值与整定值的大小；

S3.判断步骤S1得到的零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小；

S4.判断步骤S1得到的零序电流的方向；

S5.根据步骤S4判断的结果，计算各个线路的有功功率值，从而得到接地选线的结果。

2.根据权利要求1所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于步骤S1所述的采样零序电流，具体为采用零序电流互感器采样零序电流，并采用大截面积的二次线缆将采样结果传送至最近的保护装置。

3.根据权利要求2所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于步骤S2所述的判断零序电压值与整定值的大小，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压值≥整定值，则进行下一步的判断；

若零序电压值＜整定值，则继续对零序电压值进行采样。

4.根据权利要求3所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于步骤S3所述的判断零序电压和零序电流的乘积与设置值的大小，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电压和零序电流的乘积≥设定值，则进行下一步的判断；

若零序电压和零序电流的乘积＜设定值，则继续对零序电压值进行采样。

5.根据权利要求4所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于步骤S4所述的判断步骤S1得到的零序电流的方向，具体为采用如下规则进行判断：

若零序电流的方向满足要求，则进行下一步的计算；

若零序电流的方向不满足要求，则继续对零序电压值进行采样；

所述的满足要求为零序电流的方向角不在整定值范围内。

6.根据权利要求5所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于步骤S5所述的计算各个线路的有功功率值并得到接地选线的结果，具体为采用如下步骤得到接地选线的结果：

A.采用如下算式计算系统各个线路的有功功率值：

P＝U₀I₀cosθ

式中U₀为零序电压，I₀为零速电流，θ为U₀和I₀之间的夹角；

B.根据步骤A计算得到的有功功率值，判定有功功率值最大的线路即为接地故障线路。

7.根据权利要求6所述的基于零序判别的接地选线方法，其特征在于大截面积线缆为采用截面积为4mm²的线缆。