CN109358262A - 一种兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法 - Google Patents
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Abstract
一种兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，根据现场运行情况确定供电区域及线路类型，并在线确定故障类型，判断是否满足跳闸条件，若满足条件，则尽快跳闸切除故障。有益效果：该方法能够在保障人身安全同时兼顾供电可靠性，符合未来智能电网的发展方向。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法。
背景技术
我国6～35kV中压配电网多采用小电流接地方式，小电流接地系统发生单相接地故障的几率最高，可占总故障的80%。小电流接地系统发生单相接地故障后，过去规程允许系统可继续带故障运行一段时间（1-2h），以提高供电可靠性，减小停电损失，但同时也存在较大的安全隐患。现场普遍存在的间歇性弧光接地故障会产生较大的过电压，若系统长时间带故障运行，电网中不免存在绝缘薄弱点处，较大的过电压将可能造成绝缘闪烙或击穿，引发两相接地短路故障，甚至更严重的故障，威胁电网安全运行。其次，若故障点处于气候干燥的草原、森林地区，弧光接地故障可能会引发火灾，造成重大的经济损失和环境影响。此外，发生导线断线坠落接地故障，若夜班巡检人员或过路的行人未能及时发现掉落的导线，极易引发人畜触电伤亡事故。因此，系统长时间带接地故障运行，可能使故障范围和严重程度扩大，造成重大经济损失，同时危及人身安全。
为及时有效的切除、隔离故障避免事故扩大，同时减少人身触电风险，国家电网Q/GDW10370—2016《配电网技术导则》规定：中性点不接地或经消弧线圈接地系统发生单相接地故障后，线路开关宜在延时一段时间（最短约10s）后作用于跳闸。但据论文《为小电流选线建立管理支持系统的新思想》统计的某变电站小电流选线装置从现场捕捉到338次瞬时性接地故障记录，其中故障持续时间超过10s的瞬时性接地故障达24次（占比7.1%），因此快速切除故障的同时将伴随着接地故障跳闸率升高，停电次数增加，供电可靠性下降问题。同时对一些供电可靠性非常敏感的负荷，如医院、车站、大型公共活动场所以及化工厂、高科技生产线等重要工业负荷，中断供电将可能威胁人员的生命健康安全，产生巨大的社会影响，或者带来巨大的经济损失。
近年来小电流接地故障保护技术快速发展，在小电流接地系统中引入面向单相接地故障的自动重合闸技术，能够很好的解决短时接地故障消弧问题，论文《小电流接地系统自适应单相接地保护新原理》提出了利用线路负序或零序暂态零序电流补偿零序电压，并利用该电压的反时限动作特性曲线进行修正，实现小电流接地系统自适应单相接地保护，论文《小电流接地故障全信息量选线及自适应保护技术》以供电的综合效益为最优目标，提出一种综合考虑选线结果可靠性、线路类型、线路绝缘情况、故障严重程度及负荷重要程度的小电流接地故障自适应保护技术。但上述两则论文还存在以下不足：①自动重合闸技术将一些对绝缘破坏微弱可自动恢复正常运行的接地故障跳闸，破坏了供电的持续性；②现有跳闸因素仅考虑供电可靠性及系统运行的安全性，但未考虑人身触电安全问题。
发明内容
本发明目的在于解决原小电流接地系统带故障运行容易引发相间短路故障，且有人身触电风险问题，以及现规程要求接地故障尽快跳闸（10s内），导致供电可靠性降低问题，提供一种综合考虑故障类型、负荷类型及馈线线路类型的单相接地故障排除方法，兼顾人身安全与供电可靠性，其技术解决方案是：
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，针对变电站配置有小电流接地故障选线装置，线路上配置出线保护装置，包括如下步骤：
步骤1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型；
步骤2）小电流接地选线装置采集故障信息，并对故障信息进行处理，确定故障线路，并在线确定故障类型；
步骤3）设定跳闸条件，判断是否符合设定的跳闸条件，当满足任一跳闸条件时根据故障类型执行跳闸操作切除故障，小电流接地故障选线装置向出线保护装置发送跳闸指令，出线保护装置跳闸切除整条故障线路。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，所述步骤3）中根据接地故障类型、供电区域、馈线线路类型三个因素确定是否立即跳闸切除接地故障；其中，故障类型分为：断线接地故障、断线不接地故障、弧光接地故障、稳定性高阻故障及稳定性低阻故障；根据《配电网规划设计技术导则》，将供电区域划分为A+、A、B、C、D、E六类；馈线线路类型分为三类：以电缆线路为主、以绝缘导线为主及以架空裸导线为主。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，根据所述三个因素设定执行跳闸的条件为：
1）当故障类型为断线接地故障或断线不接地故障，无论何种线路类型及供电区域；
2）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以电缆线路为主或以绝缘导线为主，无论何种供电区域；
3）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以架空裸导线为主，供电区域为D、E类；
4）当故障类型为稳定性高阻接地故障时，且供电区域为B、C、D、E类，无论何种线路类型；
5）当故障类型为稳定性低阻接地故障，供电区域为D、E类，无论何种线路类型。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，所述步骤3）中执行跳闸操作时，当故障类型为断线故障或稳定性高阻接地故障，立即执行跳闸操作，否则不需要立即跳闸。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，针对变电站配置配电自动化系统主站，线路上不仅配置出线保护装置，同时配置配电自动化装置，包括如下步骤：
步骤1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型；
步骤2）由配电自动化装置采集故障信息，并将故障信息上报配电自动化系统主站，配电自动化系统主站对故障信息进行处理，确定故障类型，并确定故障所在区段；
步骤3）设定跳闸条件，判断是否符合设定的跳闸条件，当满足任一跳闸条件时根据故障类型进行跳闸操作切除故障，配电自动化系统主站向配电自动化装置发送跳闸指令，由配电自动化装置跳闸切除并隔离故障区段，保证健全区段正常供电。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，所述步骤3）中根据接地故障类型、供电区域、馈线线路类型三个因素确定是否立即跳闸切除接地故障；其中，故障类型分为：断线接地故障、断线不接地故障、弧光接地故障、稳定性高阻故障及稳定性低阻故障；根据《配电网规划设计技术导则》，将供电区域划分为A+、A、B、C、D、E六类；馈线线路类型分为三类：以电缆线路为主、以绝缘导线为主及以架空裸导线为主。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，根据所述三个因素设定执行跳闸的条件为：
1）当故障类型为断线接地故障或断线不接地故障，无论何种线路类型及供电区域；
2）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以电缆线路为主或以绝缘导线为主，无论何种供电区域；
3）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以架空裸导线为主，供电区域为D、E类；
4）当故障类型为稳定性高阻接地故障时，且供电区域为B、C、D、E类，无论何种线路类型；
5）当故障类型为稳定性低阻接地故障，供电区域为D、E类，无论何种线路类型。
所述兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法的进一步设计在于，所述步骤3）中执行跳闸操作时，当故障类型为断线故障或稳定性高阻接地故障，立即执行跳闸操作，否则不需要立即跳闸。
本发明的优点如下：
本发明的单相接地故障排除方法考虑了故障类型、馈线线路类型及负荷类型三种因素，相比于传统小电流接地故障带故障运行的技术，避免了现场普遍存在的间歇性弧光接地故障在健全相产生的过电压导致相间短路的可能性，同时降低了对系统设备的绝缘和人身安全的危害，同时相比于现《配电网技术导则》要求接地故障立即跳闸（10s）的技术，最大限度的保留了小电流接地系统高供电可靠性的优点，保障了供电的持续性，符合未来电网的发展趋势也将使该技术在未来的电网建设中有较为广泛的应用。
附图说明
图1是兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障跳闸方案流程图。
图2是不同故障类型、供电区域及线路类型下单相接地故障跳闸情况。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
变电站配置有小电流接地故障选线装置，线路上配置出线保护装置。
步骤（1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型。若确定供电区域为C类，线路类型为以架空裸导线为主。
步骤（2）小电流接地选线装置采集故障信息，并对故障信息进行处理，确定故障线路，并在线确定故障类型。
步骤（3）设定跳闸条件如图2，并判断是否符合跳闸条件。当满足以下条件之一时立即跳闸切除故障：1）故障类型为断线故障（断线接地或断线不接地）；2）故障类型为稳定性高阻接地故障。当故障类型为其它类型时，则不需要立即跳闸。
当供电区域和线路类型为其它类别时，可根据图2不同故障类型、供电区域及线路类型下单相接地故障跳闸情况，决定是否需要立即跳闸切除故障。
满足跳闸条件，小电流接地故障选线装置向出线保护装置发送跳闸指令，出线保护装置跳闸切除整条故障线路。
实施例2
变电站配置配电自动化系统主站，线路上不仅配置出线保护装置，同时配置配电自动化装置。
步骤（1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型。若确定供电区域为C类，线路类型为以架空裸导线为主。
步骤（2）由配电自动化装置采集故障信息，并将故障信息上报配电自动化系统主站，配电自动化系统主站对故障信息进行处理，确定故障类型，并确定故障所在区段。
步骤（3）设定跳闸条件如图2，并判断是否符合跳闸条件。当满足以下条件之一时立即跳闸切除故障：1）故障类型为断线故障（断线接地或断线不接地）；2）故障类型为稳定性高阻接地故障。当故障类型为其它类型时，则不需要立即跳闸。
当供电区域和线路类型为其它类别时，可根据图2不同故障类型、供电区域及线路类型下单相接地故障跳闸情况，决定是否需要跳闸切除故障。
满足跳闸条件，配电自动化系统主站向配电自动化装置发送跳闸指令，由配电自动化装置跳闸切除并隔离故障区段，保证健全区段正常供电。
该单相接地故障排除方法可以保留小电流接地故障高供电可靠性的优点，同时在提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点的同时也可以避免弧光过电压等引发严重的相间故障的可能性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉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 (8)
1.一种兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，针对变电站配置有小电流接地故障选线装置，线路上配置出线保护装置，其特征在于包括如下步骤：
步骤1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型；
步骤2）小电流接地选线装置采集故障信息，并对故障信息进行处理，确定故障线路，并在线确定故障类型；
步骤3）设定跳闸条件，判断是否符合设定的跳闸条件，当满足任一跳闸条件时根据故障类型执行跳闸操作切除故障，小电流接地故障选线装置向出线保护装置发送跳闸指令，出线保护装置跳闸切除整条故障线路。
2.根据权利要求1所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于所述步骤3）中根据接地故障类型、供电区域、馈线线路类型三个因素确定是否立即跳闸切除接地故障；其中，故障类型分为：断线接地故障、断线不接地故障、弧光接地故障、稳定性高阻故障及稳定性低阻故障；根据《配电网规划设计技术导则》，将供电区域划分为A+、A、B、C、D、E六类；馈线线路类型分为三类：以电缆线路为主、以绝缘导线为主及以架空裸导线为主。
3.根据权利要求2所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于根据所述三个因素设定执行跳闸的条件为：
1）当故障类型为断线接地故障或断线不接地故障，无论何种线路类型及供电区域；
2）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以电缆线路为主或以绝缘导线为主，无论何种供电区域；
3）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以架空裸导线为主，供电区域为D、E类；
4）当故障类型为稳定性高阻接地故障时，且供电区域为B、C、D、E类，无论何种线路类型；
当故障类型为稳定性低阻接地故障，供电区域为D、E类，无论何种线路类型。
4.根据权利要求1所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于所述步骤3）中执行跳闸操作时，当故障类型为断线故障或稳定性高阻接地故障，立即执行跳闸操作，否则不需要立即跳闸。
5.一种兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，针对变电站配置配电自动化系统主站，线路上不仅配置出线保护装置，同时配置配电自动化装置，其特征在于包括如下步骤：
步骤1）根据现场运行情况确定供电区域和各馈线的线路类型；
步骤2）由配电自动化装置采集故障信息，并将故障信息上报配电自动化系统主站，配电自动化系统主站对故障信息进行处理，确定故障类型，并确定故障所在区段；
步骤3）设定跳闸条件，判断是否符合设定的跳闸条件，当满足任一跳闸条件时根据故障类型进行跳闸操作切除故障，配电自动化系统主站向配电自动化装置发送跳闸指令，由配电自动化装置跳闸切除并隔离故障区段，保证健全区段正常供电。
6.根据权利要求5所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于所述步骤3）中根据接地故障类型、供电区域、馈线线路类型三个因素确定是否立即跳闸切除接地故障；其中，故障类型分为：断线接地故障、断线不接地故障、弧光接地故障、稳定性高阻故障及稳定性低阻故障；根据《配电网规划设计技术导则》，将供电区域划分为A+、A、B、C、D、E六类；馈线线路类型分为三类：以电缆线路为主、以绝缘导线为主及以架空裸导线为主。
7.根据权利要求6所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于根据所述三个因素设定执行跳闸的条件为：
1）当故障类型为断线接地故障或断线不接地故障，无论何种线路类型及供电区域；
2）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以电缆线路为主或以绝缘导线为主，无论何种供电区域；
3）当故障类型为弧光接地故障，线路类型为以架空裸导线为主，供电区域为D、E类；
4）当故障类型为稳定性高阻接地故障时，且供电区域为B、C、D、E类，无论何种线路类型；
5）当故障类型为稳定性低阻接地故障，供电区域为D、E类，无论何种线路类型。
8.根据权利要求5所述的兼顾人身安全与供电可靠性的单相接地故障排除方法，其特征在于所述步骤3）中执行跳闸操作时，当故障类型为断线故障或稳定性高阻接地故障，立即执行跳闸操作，否则不需要立即跳闸。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20190215 Address after: 210008 Zhongshan Road, Nanjing City, Jiangsu Province, No. 251 Applicant after: Jiangsu Electric Power Design Consulting Co., Ltd. Applicant after: National Institute of economic and technology research, Jiangsu Electric Power Co., Ltd. Applicant after: State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 210008 Zhongshan Road, Nanjing City, Jiangsu Province, No. 251 Applicant before: National Institute of economic and technology research, Jiangsu Electric Power Co., Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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