CN108693439A - 一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，包括如下步骤：步骤1，采集母线的零序电压及各馈线的零序电流；步骤2，根据零序电压变化量来判断是否存在新的接地故障，若是则转步骤3，否则重复步骤2，继续判断；步骤3，当新发生接地故障后，比较接地瞬间的各馈线的暂态零序电流相位，与其他馈线相反的是故障线路。此种方法可解决目前小电流接地系统选线算法和装置在发生单相接地故障时只能选出第一次接地时的故障线路的问题，可以在已发生单相接地故障且继续运行的过程中另一条线路再次发生同相单相接地故障时准确选出新的故障线路。

Description

一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法

技术领域

本发明属于电力系统的继电保护领域，特别涉及一种小电流接地系统的接地故障选线方法。

背景技术

我国3～66kV供、配电网中，大部分均采用中性点不直接接地方式，因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，所以常被称为小电流接地系统(NUGS)。它包括中性点不接地系统(NUS)，中性点经消弧线圈接地系统(NES，也称谐振接地系统)，中性点经电阻接地系统(NRS)。近年来，随着自动跟踪消弧电抗器的广泛使用，为解决系统在故障瞬间出现的谐振问题，开始采用消弧线圈与非线性电阻串(或并)联以及与避雷器并联的运行方式。

小电流接地系统发生单相接地故障的几率最高。但是，当系统发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地故障电流比负荷电流小得多，特别是中性点经消弧线圈接地系统接地电流很小，三相线电压仍然保持对称关系，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可以继续运行l～2h。现有的接地选线算法只考虑一条母线上只有一条线路发生单相接地情况的选线，但是，如果发生单相接地后继续运行过程中另外一条线路发生同相单相接地时，现有的选线方法无法选出后面发生故障的线路，只能通过手动排除故障。

小波变换是空间(时间)和频率的局域变换，在时域和频域上同时具有良好的局部化性质，能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对信号进行多尺度细化分析，从而可以聚焦到信号的任意细节，尤其是它对奇异信号很敏感，能很好地处理微弱或变化信号。

为了与信号特征相匹配，小波变换的分辨率在时频平面上不是固定不变而是随频率变化的，即频率分辨率随频率的升高而降低，而正是小波变换的这种自适应性导致小波变换时-频分析的一个新问题，那就是所谓的“高频低分辨率”问题。而由小波变换发展而来的小波包(wavelet packet)技术，弥补了这一不足，从而可以根据信号特性和分析要求在一定频域范围内任意选择分辨率。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，其可解决目前小电流接地系统选线算法和装置在发生单相接地故障时只能选出第一次接地时的故障线路的问题，可以在已发生单相接地故障且继续运行的过程中另一条线路再次发生同相单相接地故障时准确选出新的故障线路。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，包括如下步骤：

步骤1，采集母线的零序电压及各馈线的零序电流；

步骤2，根据零序电压变化量来判断是否存在新的接地故障，若是则转步骤3，否则重复步骤2，继续判断；

步骤3，当新发生接地故障后，比较接地瞬间的各馈线的暂态零序电流相位，与其他馈线相反的是故障线路。

上述步骤2中，根据采集母线的零序电压，实时计算零序电压幅值，当零序电压幅值的变化量超过选线启动电压时认为发生新的接地故障。

上述选线启动电压设定为5-30V。

上述步骤2中，新发生接地故障时，系统总接地电阻变小，母线的零序电压会变大，据此判断是否存在新的接地故障。

上述步骤3的详细内容是：截取故障发生时刻的各馈线的暂态零序电流数据，进行小波包变换；比较小波包变换后的各馈线零序电流相位，如相位与其他馈线相反则为故障线路。

上述暂态零序电流截取时间为故障前后各一个周波。

采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：

(1)采用零序电压变化量来判断是否发生新的单相接地故障，解决了仅使用稳态零序电压幅值判据只能识别第一次接地的问题，只要有新的接地发生就会出现零序电压变化量；

(2)接地故障暂态过程与电网结构、参数、运行方式相关，暂态电流远大于稳态电容电流，暂态最大电流值与故障电压初始相角有关，暂态电流不受消弧线圈的影响，弧光接地和间歇性接地暂态分量更丰富，解决利用稳态电流选线不准确的问题。

附图说明

图1是本发明采用选线功能的逻辑框图；

图2是本发明在接地选线装置中实现的接线示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，其针对的对象为3kV～66kV小电流接地系统，流程如图1所示，采集母线的零序电压及各馈线的零序电流，并实时计算零序电压幅值。比较零序电压当前幅值与一个周波前的变化量，当零序电压变化量大于门槛值时，认为发生新的单相接地故障，变化量门槛根据系统容量可设定为5-30V，默认10V。依据为：发生新的单相接地故障时，因为接地电阻值变化，母线零序电压会出现变化量；若判断存在新的单相接地故障，进入接地选线子程序，截取发生故障时刻前后各一个周波的暂态数据，比较小波包变换后暂态零序电流的相位，相位与其他线路相反的即为故障线路，相位判断方法：电流夹角在90度～270度之间认为是反相。

本发明中小波包变换所采用的是紧支集正交小波基DB10小波，也就是L＝10时的DB小波，即10阶DB小波。

举例说明：某变电站经消弧线圈接地的10kV母线上有8条出线，消弧线圈型号XHDC-315/10.5/√3，额定容量315kvar，有载调压(调整分接)，额定电流50A。零序CT变比50/1，PT变比10kV/100V。正常运行时母线二次零序电压接近0V。出线1先发生A单相接地故障，接地电阻大约500欧姆，零序电压二次由0变为22V，变化量为22V大于门槛值10V启动选线程序，装置截取了零序电压突变前后各一周波的暂态数据进行选线，线路1暂态电流与其他线路暂态电流夹角为180度，选出故障线路为线路1；2分钟后，线路3也发生A相接地，接地电阻大约500欧姆，母线零序电压二次值由22V变为36V，变化量为14V大于门槛值10V启动选线程序，装置截取了零序电压突变前后各一周波的暂态数据进行选线，线路3暂态电流与其他线路暂态电流夹角为180度，选出故障线路为线路3。

配合图2所示，采用一台接地选线装置实现选线功能，选线装置通过电缆完成对母线零序电压采集、各馈线支路零序电流的采集，进而完成接地选线。

综合上文，本发明一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，能够快速准确选出发生故障后再次发生故障支路的关键在于，利用零序电压变化量辨别出母线上发生了新的接地故障，然后利用小波包技术准确地采集到各馈线零序电流的暂态微弱的突变信号，分析出故障线路其明显区别于非故障支路的特征。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种小电流接地系统多线路同相单相接地选线方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，采集母线的零序电压及各馈线的零序电流；

步骤2，根据零序电压变化量来判断是否存在新的接地故障，若是则转步骤3，否则重复步骤2，继续判断；

步骤3，当新发生接地故障后，比较接地瞬间的各馈线的暂态零序电流相位，与其他馈线相反的是故障线路。

2.如权利要求1所述的一种小电流接地系统多线路同相接地选线方法，其特征在于：所述步骤2中，根据采集母线的零序电压，实时计算零序电压幅值，当零序电压幅值的变化量超过选线启动电压时认为发生新的接地故障。

3.如权利要求1所述的一种小电流接地系统多线路同相接地选线的方法，其特征在于：所述选线启动电压设定为5-30V。

4.如权利要求1所述的一种小电流接地系统多线路同相接地选线方法，其特征在于：所述步骤2中，新发生接地故障时，系统总接地电阻变小，母线的零序电压会变大，据此判断是否存在新的接地故障。

5.如权利要求1所述的一种小电流接地系统多线路同相接地选线方法，其特征在于：所述步骤3的详细内容是：截取故障发生时刻的各馈线的暂态零序电流数据，进行小波包变换；比较小波包变换后的各馈线零序电流相位，如相位与其他馈线相反则为故障线路。

6.如权利要求1所述的一种小电流接地系统多线路同相接地选线方法，其特征在于：所述暂态零序电流截取时间为故障前后各一个周波。