CN110261720B - 配电网接地故障的单相接地判别方法及装置 - Google Patents

配电网接地故障的单相接地判别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了配电网接地故障的单相接地判别方法及装置，方法包括：根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；根据各相电压和输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率；当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相。本申请，通过实时计算系统三相参数，并对系统三相参数进行横向对比，能够快速准确判别系统是否接地，并能准确判别系统的哪一相为接地相。

Description

配电网接地故障的单相接地判别方法及装置
技术领域
本申请涉及电网系统单相接地补偿技术领域，尤其涉及配电网接地故障的单相接地判别方法及装置。
背景技术
配电网故障中，单相接地故障占比在80％以上。当发生单相接地时，接地点流过较大电流，可能产生接地电弧。由于接地电流较大，电弧不能自行熄灭，可产生3～3.5倍相电压的过电压，对电力系统设备及人身安全带来极大风险。为熄灭接地电弧，消弧线圈大量应用。但消弧线圈仅能抵消接地点容性电流。消弧线圈补偿后，接地点仍存在一定残流，仍存在人身触电风险。近年来，基于电力电子技术的单相接地有源补偿器得到快速发展。配电网单相接地有源补偿方式下，能够完全补偿单相接地点电流，即保障了人身安全，又不影响供电可靠性，是一种较为先进的配电网单相接地补偿方式。传统的配电网单相接地补偿方式正在向有源化、柔性化转变，对建设坚强智能配电网有重要推进作用。
有源补偿方式下必须准确判别系统是否发生单相接地并准确判别接地相，以进行精确补偿。传统的判别系统是否发生单相接地的方法主要有零序电压阈值法、零序电流阈值法等。零序电压阈值法，是通过设定电压阈值，当系统零序电压超出该阈值时，即认为系统发生单相接地，反之，认为系统未发生单相接地。这种阈值判别法是最常用的，可用于中性点不接地系统或消弧线圈接地系统的一种简单有效的判别接地方法。零序电流阈值法主要应用于消弧线圈接地系统。消弧线圈回路及零序回路，当系统发生单相接地时，消弧线圈回路流过的电流明显增大，当该电流超过预设阈值时，认为系统发生单相接地。
传统判别系统单相接地相别的方法是根据系统所处的补偿状态(过补偿或欠补偿)，并认为在欠补偿状态下，三相电压中幅值最高相的滞后相为接地相；在过补偿状态下，三相电压中幅值最高相的超前相位接地相。但以上传统方法在有源补偿方式下的应用受到限制。有源补偿方式下为计算补偿值，常在系统正常运行时通过有源补偿器输出检测用电压。由于有源补偿器的内电阻较低，当有源补偿器的输出电压确定时，将中性点电位钳制在有源补偿器的输出电压附近。如此时系统发生单相接地，系统中性点电压没有明显变化，无法通过系统中性点电压(零序电压)判别系统是否接地，不能及时补偿接地电流，同时由于有源补偿器的钳位作用，单相接地后，相电压相位不变，传统的判别接地相的方法不再适用，不能准确进行判别。
发明内容
本申请提供了配电网接地故障的单相接地判别方法及装置，以解决传统判别方法不再适用，不能准确进行判别的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请公开了以下技术方案：
配电网接地故障的单相接地判别方法，方法包括：根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；根据各相电压和输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率；当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相。
可选地，根据各相电压和输出电流，计算得到各相对地分布阻抗，包括：
Figure BDA0002156699130000021
其中，Icp1、Icp2、Icp3分别为有源补偿器输出的三组检测电压时的输出电流；Ua1、Ub1、Uc1为有源补偿器输出的第一组检测电压时的三相电压；Ua2、Ub2、Uc2为有源补偿器输出的第二组检测电压时的三相电压；Ua3、Ub3、Uc3为有源补偿器输出的第三组检测电压时的三相电压；Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗。
可选地，根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率，包括：
Figure BDA0002156699130000022
其中，Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗，Real(Za)为取Za实部，Real(Zb)为取Zb实部，Real(Zc)为取Zc实部，Max[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最大值，Min[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最小值。
可选地，三相检测电压的幅值为系统标称相电压的1％～10％。
可选地，任意两相检测电压的相位差在300～1200之间。
配电网接地故障的单相接地判别装置，装置包括：检测模块，用于根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；阻抗计算模块，用于根据各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；偏差率计算模块，用于根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率；判别模块，用于判别当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且三相对比分布阻抗中实部最小相为接地相。
有益效果：本申请提供了配电网接地故障的单相接地判别方法，首先，根据有源补偿器输出三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流。其次，根据各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗。再次，根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率。最后，当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相。本申请，通过实时计算系统三相参数，并对系统三相参数进行横向对比，能够快速准确判别系统是否接地，并能准确判别系统的哪一相为接地相。
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为申请提供的配电网接地故障的单相接地判别方法的流程图；
图2为申请提供的配电网接地故障的单相接地判别装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，为本申请提供的配电网接地故障的单相接地判别方法的流程图，可知，本申请提供了配电网接地故障的单相接地判别方法，方法包括：
S01：根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流。
三相检测电压的幅值为系统标称相电压的1％～10％，任意两相检测电压的相位差在300～1200之间。
S02：根据各相电压和输出电流，计算得到各相对地分布阻抗。
根据各相电压和输出电流，计算得到各相对地分布阻抗，包括：
Figure BDA0002156699130000031
其中，Icp1、Icp2、Icp3分别为有源补偿器输出的三组检测电压时的输出电流；Ua1、Ub1、Uc1为有源补偿器输出的第一组检测电压时的三相电压；Ua2、Ub2、Uc2为有源补偿器输出的第二组检测电压时的三相电压；Ua3、Ub3、Uc3为有源补偿器输出的第三组检测电压时的三相电压；Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗。
S03：根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率。
根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率，包括：
Figure BDA0002156699130000032
其中，Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗，Real(Za)为取Za实部，Real(Zb)为取Zb实部，Real(Zc)为取Zc实部，Max[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最大值，Min[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最小值。
S04：当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相。
本申请提供了配电网接地故障的单相接地判别方法，首先，根据有源补偿器输出三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流。其次，根据各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗。再次，根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率。最后，当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相。本申请，通过实时计算系统三相参数，并对系统三相参数进行横向对比，能够快速准确判别系统是否接地，并能准确判别系统的哪一相为接地相。
本申请除了提供的配电网接地故障的单相接地判别方法，还提供了配电网接地故障的单相接地判别装置。参见图2，为本申请提供的配电网接地故障的单相接地判别装置的结构示意图，可知，配电网接地故障的单相接地判别装置，装置包括：检测模块，用于根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；阻抗计算模块，用于根据各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；偏差率计算模块，用于根据各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率；判别模块，用于判别当最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且三相对比分布阻抗中实部最小相为接地相。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的申请后，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实用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方法步骤，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 (5)

1.配电网接地故障的单相接地判别方法，其特征在于，所述方法包括：
根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；
根据所述各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；
根据所述各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率；
当所述最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且各相对地分布阻抗中实部最小相为接地相；
根据所述各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率，包括：
Figure FDA0002846562740000011
其中，Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗，Real(Za)为取Za实部，Real(Zb)为取Zb实部，Real(Zc)为取Zc实部，Max[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最大值，Min[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最小值。
2.根据权利要求1所述的单相接地判别方法，其特征在于，根据所述各相电压和所述输出电流，计算得到三相对地分布阻抗，包括：
Figure FDA0002846562740000012
其中，Icp1、Icp2、Icp3分别为有源补偿器输出的三组检测电压时的输出电流；Ua1、Ub1、Uc1为有源补偿器输出的第一组检测电压时的三相电压；Ua2、Ub2、Uc2为有源补偿器输出的第二组检测电压时的三相电压；Ua3、Ub3、Uc3为有源补偿器输出的第三组检测电压时的三相电压；Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗。
3.根据权利要求1所述的单相接地判别方法，其特征在于，三相检测电压的幅值为系统标称相电压的1％～10％。
4.根据权利要求1所述的单相接地判别方法，其特征在于，任意两相检测电压的相位差在30°～120°之间。
5.配电网接地故障的单相接地判别装置，其特征在于，所述装置包括：
检测模块，用于根据有源补偿器输出的三组检测电压，分别获得三组检测电压下的各相电压和输出电流；
阻抗计算模块，用于根据所述各相电压和所述输出电流，计算得到各相对地分布阻抗；
偏差率计算模块，用于根据所述各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率，其中，根据所述各相对地分布阻抗，计算各相对地泄露电阻的最大偏差率，包括：
Figure FDA0002846562740000013
其中，Za、Zb、Zc分别为系统三相对地分布阻抗，Real(Za)为取Za实部，Real(Zb)为取Zb实部，Real(Zc)为取Zc实部，Max[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最大值，Min[Real(Za),Real(Zb),Real(Zc)]为取Za、Zb、Zc中实部最小值；
判别模块，用于判别当所述最大偏差率超过15％时，确定系统发生单相接地，且三相对比分布阻抗中实部最小相为接地相。
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