CN109490687A - 一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，能够准确判断被检测线路是否发生了单相接地故障。包括以下几个步骤：步骤1：快速采集母线三相电压、零序电压和被检测线路的零序电流，并计算其幅值与相角，进入步骤2；步骤2：根据零序电压和三相电压，判断电力系统是否发生了单相接地故障，如果发生了单相接地故障，则进入步骤3；步骤3：根据故障时刻故障相电压相角与暂态零序电流极性之间的关系，判断接地故障是否位于被检测线路上。本发明仅需采集本线路的故障量信息，采集回路简单，而且利用暂态量进行判别，灵敏度高，检测准确。同时，该方法可集成于配电网线路保护、配网终端、故障指示器等设备中，应用成本低。

Description

一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法

技术领域

本发明涉及一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

近年来，随着小电流接地选线原理的成熟以及装置数据处理能力的提升，以暂态量选线原理为主判据的集中式接地选线装置的准确率得到了稳步提高，成为目前主流的接地选线方案。但是，集中式接地选线装置需要单独组屏采集所有馈线间隔的零序电流，存在二次电缆长，回路及运维复杂，通信点号易错，设备投资成本高，改扩建不方便等不足。

目前部分低压保护、配网终端、故障指示器等设备配置了单相接地故障检测功能，但由于受限于采样点数和数据处理能力，一般采用基于工频稳态量的单相接地判别方法，实际应用效果不佳。其中，部分设备利用暂态零序电压与暂态零序电流的相位关系进行故障判别，该方法对于金属性故障检测准确率较高，但对于经过渡电阻接地故障，由于暂态零序电压非常小，容易导致误判。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：快速采集母线三相电压Ua、Ub、Uc，零序电压3U0和被检测线路零序电流3I0，并计算线电压Uab、Ubc、Uca，计算电压和电流的幅值与相角，进入步骤2；

步骤2：启动判别，当零序电压3U0大于设定门槛，即3U0＞U._set，并且线电压对称时，则判定电力系统发生单相故障，保护启动，记录故障时刻故障相电压的相角θ，进入步骤3；

步骤3：线路单相接地故障判别，提取零序电流的暂态分量即暂态零序电流，并判断暂态零序电流的极性P，根据步骤2中记录的故障电压相角θ与暂态电流极性P的关系，确定被检测线路是否发生单相接地故障。

进一步地，所述步骤1中，电压和电流的采样速率为12.8kHz。

进一步地，所述步骤2中，线电压对称是指Uab、Ubc、Uca幅值相等，相位相差120°。

进一步地，所述步骤3中，暂态零序电流极性P的判断方法为：故障发生后，如果暂态零序电流第一个波头为波峰，则极性P为正；如果暂态电流第一个波头为波谷，则极性P为负。

进一步地，所述步骤3中，被检测线路发生单相接地故障的判定条件为：

①故障电压相角θ∈（0°，180°），且暂态零序电流极性为正；

②故障电压相角θ∈（-180°，0°），且暂态零序电流极性为负；

满足以上任一条件，则判定被检测线路发生了单相接地故障。

本发明所达到的有益效果：本发明仅需采集本线路的故障量信息，采集回路简单，而且利用暂态量进行判别，灵敏度高，检测准确。同时，该方法可集成于配电网线路保护、配网终端、故障指示器等设备中，应用成本低。

附图说明

图1是小电流接地系统架构及基于本发明的应用方案图。

图2是本发明基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，包括以下步骤：

步骤1：快速采集母线三相电压Ua、Ub、Uc，零序电压3U0和被检测线路零序电流3I0，采样速率为12.8kHz，并计算线电压Uab、Ubc、Uca，计算电压和电流的幅值与相角，进入步骤2。

步骤2：启动判别，当零序电压3U0大于设定门槛，即3U0＞U._set，并且线电压对称（Uab、Ubc、Uca幅值相等，相位相差120°）时，则判定电力系统发生单相故障，保护启动，记录故障时刻故障相电压的相角θ，进入步骤3。

步骤3：线路单相接地故障判别，提取零序电流的暂态分量即暂态零序电流，并判断暂态零序电流的极性P，判断方法为：故障发生后，如果暂态零序电流第一个波头为波峰，则极性P为正；如果暂态电流第一个波头为波谷，则极性P为负。根据步骤2中记录的故障电压相角θ与暂态电流极性P的关系，确定被检测线路是否发生单相接地故障。被检测线路发生单相接地故障的判定条件为：

①故障电压相角θ∈（0°，180°），且暂态零序电流极性为正；

②故障电压相角θ∈（-180°，0°），且暂态零序电流极性为负；

满足以上任一条件，则判定被检测线路发生了单相接地故障。

本发明仅需采集本线路的故障量信息，采集回路简单，而且利用暂态量进行判别，灵敏度高，检测准确。同时，该方法可集成于配电网线路保护、配网终端、故障指示器等设备中，应用成本低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：快速采集母线三相电压Ua、Ub、Uc，零序电压3U0和被检测线路零序电流3I0，并计算线电压Uab、Ubc、Uca，计算电压和电流的幅值与相角，进入步骤2；

步骤2：启动判别，当零序电压3U0大于设定门槛，即3U0＞U._set，并且线电压对称时，则判定电力系统发生单相故障，保护启动，记录故障时刻故障相电压的相角θ，进入步骤3；

步骤3：线路单相接地故障判别，提取零序电流的暂态分量即暂态零序电流，并判断暂态零序电流的极性P，根据步骤2中记录的故障电压相角θ与暂态电流极性P的关系，确定被检测线路是否发生单相接地故障。

2.根据权利要求1所述的一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤1中，电压和电流的采样速率为12.8kHz。

3.根据权利要求1所述的一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤2中，线电压对称是指Uab、Ubc、Uca幅值相等，相位相差120°。

4.根据权利要求1所述的一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中，暂态零序电流极性P的判断方法为：故障发生后，如果暂态零序电流第一个波头为波峰，则极性P为正；如果暂态电流第一个波头为波谷，则极性P为负。

5.根据权利要求1所述的一种基于故障相角与暂态电流极性的单相接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中，被检测线路发生单相接地故障的判定条件为：

①故障电压相角θ∈（0°，180°），且暂态零序电流极性为正；

②故障电压相角θ∈（-180°，0°），且暂态零序电流极性为负；

满足以上任一条件，则判定被检测线路发生了单相接地故障。