CN109142968B - 一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，对于配电网经常出现的单相接地故障类型，该方法通过比较采集上传的稳态零序电流，针对中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统，分别比较各条线路稳态零序电流和断开一条线路后各条线路稳态零序电流变化量大小，就可以对接地故障线路进行判别。本发明的小电流接地系统选线方法可以有效地实现对配电网单相接地故障进行判别，同时，采用稳态零序电流进行比较，能够快速并准确选择出接地故障线路。

Description

一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体是一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法。

背景技术

随着电网负荷的逐年走高，为供电支撑的配网规模不断增大，线路故障也越来越频繁地发生，其主要表现为故障跳闸及故障接地。小电流接地系统发生单相接地故障后，可以带故障运行1-2小时，但单相接地故障会引起全系统正常相电压升高，存在破坏设备绝缘、扩大停电范围的风险和人身触电危险，需要立即确定故障线路。小电流接地系统故障选线是一个传统调度生产难题，虽然经过近60多年的发展，并成功研究出上百种选线方法，但这些方法都是以一次选线成功为目标，较少考虑方法实现所需的电网改造成本，并导致各种先进选线方法没有大范围推广应用，这也是一线实际生产过程中，调控、运维人员仍然主要采用“拉路法”进行选线的主要原因，所以如何快速准确地检测出故障线路一直是电力系统保护的重要研究方向。

目前较为先进的选线方法，诸如注入信号法、暂态分量法等，虽然大概率能一次性选线成功，但是它们要么是需要在变电站端加装高精度的高频分量采集装置，要么是需要对现有的老站进行大规模改造，加装选线装置，加大了投资，因此都没有得到大范围推广。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提出一种能够快速、准确对发生的配电网单相接地故障进行接地故障选择的基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，其将选线次数控制在2次以内，既避开了变电站的高额投资成本，又极大地提高了选线准确率，达到了以较小代价解决配电网单相接地选线大问题的目的。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，包括以下步骤：

步骤一：基于调度SCADA系统，当配电网发生单相接地故障时，调看上传至SCADA系统的稳态零序电流，针对中性点不同的接地形式，分别判别出零序电流最大线路和零序电流变化量最大线路，并确定线路编号及名称；

步骤二：当确定完毕后，断开所确定接地故障线路开关。

进一步的，所述步骤一包括以下步骤：

步骤1.1：基于调度SCADA系统，确定稳态零序电流能够正常上传；

步骤1.2：当配电网发生单相接地故障时，先判断中性点的接地形式，并从SCADA系统中调出稳态零序电流监测界面；

步骤1.3：对于中性点不接地系统，记录零序电流最大线路的编号及名称；对于中性点经消弧线圈接地系统，先断开零序电流最大线路，若接地未消除，记录剩余线路中零序电流变化量最大线路的编号及名称。

进一步的，所述步骤二包括以下步骤：

步骤2.1：调控人员通知监控人员断开步骤1.3中所确定的故障线路开关；

步骤2.2：调控人员确认接地信号消失。

现有的小电流接地选线技术主要可以归结为中电阻法(注入信号法)、高次谐波分量法、首半波法等几种，而中电阻法需要改变中性点结构，比如在消弧线圈上并联一个电阻，不仅需要对变电站进行改造，还需加装专门的中电阻接地选线装置，投资较大；高次谐波分量法是利用提取的高频分量(一般为5次、7次分量)进行选线，需专门装设高精度高频分量采集装置，涉及到全网所有配电变电站改造，投资较大；首半波法则是利用单相接地瞬间，故障线路暂态零序电流第1个周期的首半波与非故障线路相反的特点，对信号的提取有严格的要求，信号采集装置投资较高。而本发明是通过比较采集上传的稳态零序电流，针对中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统，分别比较各条线路稳态零序电流和断开一条线路后各条线路稳态零序电流变化量大小，就可以对接地故障线路进行判别，相较现有技术实现方式更为简便；仅需在变电站加装零序CT，投资很小，能够有效地实现对配电网单相接地故障进行判别，并能够快速并准确选择出接地故障线路。

附图说明

图1为本发明基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法的流程示意图；

图2为本发明各条线路零序电流数据监测界面，其中图2(a)为中性点不接地系统单相接地时各条线路零序电流，图2(b)为中性点经消弧线圈接地系统单相接地时各条线路零序电流，图2(c)为中性点经消弧线圈接地系统单相接地时断开一条线路开关后各条线路零序电流；

图3为本发明中性点不接地系统单相接地时零序网络图；

图4为本发明中性点经消弧线圈接地系统单相接地时零序网络图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明考虑了小电流接地系统的两种不同接地方式，即中性点不接地和中性点经消弧线圈接地。当小电流接地系统发生单相接地故障时，根据中性点接地方式的不同比较稳态零序电流及其变化量大小，从而判别出接地故障线路。

具体的，如图1所示，本发明实施例提供一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，包括以下步骤：

步骤一：基于调度SCADA系统，当配电网发生单相接地故障时，调看上传至SCADA系统的稳态零序电流，针对中性点不同的接地形式，分别判别出零序电流最大线路和零序电流变化量最大线路，并确定线路编号及名称；

步骤二：当确定完毕后，断开所确定接地故障线路开关。

所述步骤一的具体步骤如下：

步骤1.1：基于调度SCADA系统，确定稳态零序电流能够正常上传；

步骤1.2：当配电网发生单相接地故障时，先判断中性点的接地形式，并从SCADA系统中调出稳态零序电流监测界面，如图2(a)-(c)所示；

步骤1.3：对于中性点不接地系统，记录零序电流最大线路的编号及名称；对于中性点经消弧线圈接地系统，先断开零序电流最大线路，若接地未消除，记录剩余线路中零序电流变化量最大线路的编号及名称。

(1)中性点不接地系统接地故障线路的判定具体算法介绍如下：

中性点不接地系统发生单相接地时的零序网络如图3所示，由零序电流的走向可以得出，故障线路零序电流(I_0f)等于非故障线路零序电流(I₀₁、I₀₂、……、I_0m)之和，如式(1)所示。

I_0f＝I₀₁+I₀₂+…+I_0m (1)

由式(1)的关系，可以得出故障线路的零序电流最大，因此1次即可选出接地故障线路。

实际操作：

2017年2月28日，常青变10kV6#母线发生单相接地故障，由于故障时刻6#母线上消弧线圈未投运(消弧线圈因故障暂时退出运行)，常青6#母线实际上为不接地小电流系统，此时各条线路零序电流如下表所示。

由表可知，常610常花十四回零序电流幅值最大且基本上为其他线路零序电流之和(其他线路零序电流之和为4.87安培，常花十四回线零序电流4.87A)，调控人员记录此条线路的编号及名称。

(2)中性点经消弧线圈接地系统接地故障线路的判定具体算法介绍如下：

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地时的零序网络如图4所示，由零序电流的走向可以得出，故障线路零序电流(I_0f)等于非故障线路零序电流(I₀₁、I₀₂、……、I_0m)减去消弧线圈补偿的零序电流(I_0L)，如式(2)所示。

I_0f＝I₀₁+I₀₂+…+I_0m-I_0L (2)

由式(2)的关系不难看出，由于消弧线圈的零序电流补偿，此时故障线路的零序电流可能不再最大，因而不易判断出哪一条是故障线路。

此时，选择断开一条零序电流最大线路开关(假设是第3条线路开关被断开，且不为故障线路)，则断开一条线路后各条线路的零序电流及其前后变化量的等式关系如式(3)、(4)所示。

I'_0f＝I'₀₁+I'₀₂+0+…+I'_0m-I'_0L (3)

ΔI_0f＝ΔI₀₁+ΔI₀₂+I₀₃+…+ΔI_0m-ΔI_0L (4)

而线路之间的零序电流关系仅由线路、消弧线圈等设备的零序电流和网络结构决定。此时，断开第3条线路开关后，由于系统接地点仍然存在，故而非故障线路的零序电流变化不大，而故障线路由于少了一条分支线路零序电流，其零序电流必将发生变化，且变化量最大。因而，根据式(2)-(4)的关系，可以得出故障线路的零序电流变化量最大，因此最多2次即可选出接地故障线路。

实际操作：

2017年5月11日，营房村10kV5#母线发生单相接地故障，故障时刻5#母线上消弧线圈已投运，故障时刻各条线路零序电流如下表所示。

线路	零序电流	线路	零序电流
				营502西机一回	0.98A	营508营商线	0.84A
营503营中线	0.47A	营509营常线	0.96A
				营504医大一回	0.31A	营510营丰线	1.01A
营505海校线	0.42A	营512长源线	1.21A
				营506同院一回	1.08A	营513营青线	0.58A
营507汉西线	1.13A

首先断开零序电流较大一条线路(营512长源线)，各条线路零序电流变化量如下表所示。

线路	零序电流	变化量	线路	零序电流	变化量
						营502西机一回	0.93A	0.05A	营508营商线	0.82	0.02A
营503营中线	0.44A	0.03A	营509营常线	0.92	0.04A
						营504医大一回	0.31A	0.00A	营510营丰线	0.98	0.03A
营505海校线	0.47A	0.05A	营512长源线	0.00	线路断开
						营506同院一回	0.99A	0.07A	营513营青线	0.58	0.00A
营507汉西线	0.53A	0.6A

由表可知，营507汉西线零序电流变化量最大，调控人员记录此条线路的编号及名称。

所述步骤二的具体步骤如下：

步骤2.1：调控人员通知监控人员断开步骤1.3中所确定的故障线路开关；

步骤2.2：调控人员确认接地信号消失。

调控人员通过SCADA系统，确认各条线路零序电流都恢复正常水平，接地现象消失。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：基于调度SCADA系统，当配电网发生单相接地故障时，调看上传至SCADA系统的稳态零序电流，针对中性点不同的接地形式，分别判别出零序电流最大线路和零序电流变化量最大线路，并确定线路编号及名称；

步骤二：当确定完毕后，断开所确定接地故障线路开关；

所述步骤一包括以下步骤：

步骤1.1：基于调度SCADA系统，确定稳态零序电流能够正常上传；步骤1.2：当配电网发生单相接地故障时，先判断中性点的接地形式，并从SCADA系统中调出稳态零序电流监测界面；

步骤1.3：对于中性点不接地系统，记录零序电流最大线路的编号及名称,该零序电流最大线路即为故障线路；对于中性点经消弧线圈接地系统，先断开零序电流最大线路，若接地未消除，记录剩余线路中零序电流变化量最大线路的编号及名称，该零序电流变化量最大线路即为故障线路。

2.如权利要求1所述的基于稳态零序电流比较的小电流接地系统选线方法，其特征在于：所述步骤二包括以下步骤：

步骤2.1：调控人员通知监控人员断开步骤1.3中所确定的故障线路开关；

步骤2.2：调控人员确认接地信号消失。