CN109541383B - 一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置，当系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零；保持可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X；判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；控制故障位置的断路器跳闸。本申请的技术方案对故障线路进行定位以及及时控制断路器隔离故障。

Description

一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置

技术领域

本申请涉及分析及测量控制技术领域，尤其涉及一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置。

背景技术

电网系统中，尤其是中低压配电网系统中，单相接地故障占故障总数的绝大多数。中低压配电网的中性点接地方式主要有中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式或中性点经小电阻接地方式。中性点不接地方式下，接地电流没有得到补偿并带故障运行，存在人身触电风险。中性点经消弧线圈接地方式下，消弧线圈在单相接地后补偿接地容流，能够熄灭接地电弧，系统可带故障运行，但接地点仍存在一定接地残流，仍存在人身触电风险。中性点经小电阻接地方式下，通过继电保护装置的线路零序保护跳开接地线路，供电可靠性不能保障。且中性点经小电阻接地方式下，当发生高阻接地时，由于故障电流较金属性接地大大减小，不足以启动线路零序保护，往往引起故障进一步的发展，给电网系统带来更大的危害。

综上，如何实现接地电流全补偿以及接地线路的快速跳闸成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置，可以快速跳闸以保护线路安全。

一方面，本申请实施例提供一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法，包括：

系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零；

保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X；

判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；

如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；

控制所述故障位置的断路器跳闸。

结合第一方面，所述方法还包括：

获取定时时间T_C；

按照定时时间T_C检测故障是否消除；

如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸。

结合第一方面，所述定时时间T_C为1s～3s。

第二方面，本申请实施例提供一种基于可控电压源接地故障定位及保护的装置，包括：

补偿装置控制单元，用于系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零；

输出调整单元，用于保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X；

判断单元，用于判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；

智能控制单元，用于控制所述故障位置的断路器跳闸。

结合第二方面，所述装置还包括：

时间获取单元，用于获取定时时间T_C；

故障检测单元，用于按照定时时间T_C检测故障是否消除；如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸。

结合第二方面，所述装置还包括集总控制单元，用于控制所有智能控制单元的运行。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置，当系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零；保持可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X；判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；控制故障位置的断路器跳闸。本申请的技术方案通过调节可控电压源的输出，灵活控制接地点故障电流和接地线路的零序电流，实施方法简单，对故障线路进行定位以及及时控制断路器隔离故障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法的电气回路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，本申请实施例提供了一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法，包括：

步骤101，系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零。

步骤102，保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X。

步骤103，判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X。

步骤104，如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间。

步骤105，控制所述故障位置的断路器跳闸。

可选的，所述方法还包括：

步骤201，获取定时时间T_C。

步骤202，按照定时时间T_C检测故障是否消除。

步骤203，如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸。

可选的，所述定时时间T_C为1s～3s。

如图2所示，本申请的具体实施例方式可以通过图2中的电气回路实现，其中，集总控制单元1能够控制所有智能控制单元11、智能控制单元12、智能控制单元13等等，智能控制单元2又用于控制断路器S1、断路器S2、断路器S3等等，该电气回路上每一相均设有断路器与智能控制单元，假设第一相为A相，以A相发生单相接地为例，对本申请实施例中的内容进行说明：

当系统出现接地故障时，可控电压源补偿装置迅速检测出线路接地故障的存在。按照实际需要，以固定相角和一定电压幅值步长P_step改变可控电压源输出电压，从而使得可控电压源补偿装置输出电流与接地故障系统的零序电流的差值ΔI＝I₀-I_0x≈0，实现接地故障全补偿操作。其中，ΔI为可控电压源补偿装置输出电流与接地故障系统的零序电流的差值；I₀为系统接地故障零序电流；I_0x为可控电压源补偿装置输出的补偿电流；当系统在实现全补偿后的T_C时间内，若可控电压源补偿装置检测到接地故障消失，则该装置进行停机操作；若装置检测到接地故障依然存在，则电压源保持输出电压相位不变，降低输出电压幅值，直到可控电压源输出电流达到4I_0x。智能控制单元12检测到的线路零序电流会因为接地故障的影响，而导致差异。智能控制单元11和智能控制单元12之间通讯，判断两者的零序电流差值超过2I_0x，集总控制单元1通过智能控制单元11控制断路器S1动作，使得接地故障与系统隔离。而智能控制单元12和智能控制单元13之间的零序电流差值小于2I_0x，无动作。

另外，本申请实施例还提供一种基于可控电压源接地故障定位及保护的装置，包括：

补偿装置控制单元，用于系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零。

输出调整单元，用于保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X。

判断单元，用于判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间。

智能控制单元，用于控制所述故障位置的断路器跳闸。

可选的，所述装置还包括：

时间获取单元，用于获取定时时间T_C。

故障检测单元，用于按照定时时间T_C检测故障是否消除；如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸。

可选的，所述装置还包括集总控制单元，用于控制所有智能控制单元的运行。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法及装置，当系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_0X和输出电流I_0X，使得故障点的接地电流为零；保持可控电压源补偿装置输出电压U_0X的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_0X；判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_0X；如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与线路后端智能控制单元测得的零序电流差值超过2I_0X，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；控制故障位置的断路器跳闸。本申请的技术方案通过调节可控电压源的输出，灵活控制接地点故障电流和接地线路的零序电流，实施方法简单，对故障线路进行定位以及及时控制断路器隔离故障。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (2)

1.一种基于可控电压源接地故障定位及保护的方法，其特征在于，包括：

系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_OX和输出电流I_OX,使得故障点的接地电流为零；

保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_OX的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_OX；

判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_OX；

如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_OX，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；

控制所述故障位置的断路器跳闸；

所述方法还包括：

获取定时时间T_C；

按照定时时间T_C检测故障是否消除；

如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_OX的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸；

所述定时时间T_C为1s～3s。

2.一种基于可控电压源接地故障定位及保护的装置，其特征在于，包括：

补偿装置控制单元，用于系统发生单相接地时，控制可控电压源补偿装置的输出电压U_OX和输出电流I_OX,使得故障点的接地电流为零；

输出调整单元，用于保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_OX的相位不变，降低电压源幅值，使得可控电压源输出电流增大，直到所述可控电压源补偿装置输出的电流达到4I_OX；

判断单元，判断任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_OX；

如果任意线路前端智能控制单元测得的零序电流与所述线路后端智能控制单元测得的零序电流差值是否超过2I_OX，则定位故障位置在两个智能控制单元之间；

智能控制单元，用于控制所述故障位置的断路器跳闸；

所述装置还包括：

时间获取单元，获取定时时间T_C；

故障检测单元，按照定时时间T_C检测故障是否消除；

如果所述故障未消除，则保持所述可控电压源补偿装置输出电压U_OX的相位不变，降低电压源幅值，直至所述故障位置的断路器跳闸；

所述装置还包括集总控制单元，用于控制所有智能控制单元的运行。

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