CN110261722B - 一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法 - Google Patents

一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，获得外接电源输出的第一、第二和第三检测电压；获得第一、第二和第三特征电压基准值；获得第一、第二特征和第三特征电压当前值；计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的相位差、第三特征电压当前值与第三特征电压基准值的相位差；判断三个相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1；若是，则将各特征电压当前值作为各特征电压基准值；若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。利用有源补偿器的输出电压，根据检测系统中性点电压的相位变化，准确地进行接地判别及故障判相。

Description

一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法
技术领域
本申请涉及电网系统单相接地判别技术领域，尤其涉及一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法。
背景技术
在配电网中，单相接地故障是常见的、发生概率最高的系统故障。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，产生3～3.5倍过电压，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，接地点存在残流，仍有较大的人身触电风险。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。有源补偿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。
有源补偿方式下必须准确判断系统是否发生单相接地并准确判定接地相，以进行精确补偿。传统的判定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，是通过设定一电压阈值，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。这种阈值判断法是最常用的，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定接地方法。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。
传统判定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一检测用电压。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)判断系统是否接地，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，传统的判断接地相的方法不再适用，不能准确进行判定。
发明内容
本申请提供了一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，以解决传统判别方法不再适用，不能准确进行判定的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请公开了以下技术方案：
一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，方法包括：在系统中性点接入外接电压源，获得外接电源输出的第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压；根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压基准值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压基准值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压基准值；根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压当前值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压当前值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压当前值；计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与第三特征电压基准值的第三相位差；判断三个相位差中相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1；若是，则将第一特征电压当前值作为第一特征电压基准值、第二特征电压当前值作为第二特征电压基准值、第三特征电压当前值作为第三特征电压基准值；若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。
可选地，计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与第三特征电压基准值的第三相位差，包括：
Figure BDA0002156707100000021
其中，∠U1now、∠U2now和∠U3now分别为第一特征电压当前值、第二特征电压当前值和第三特征电压当前值的相位角，∠U1base、∠U2base和∠U3base为第一特征电压基准值、第二特征电压基准值和第三特征电压基准值的相位角，
Figure BDA0002156707100000022
和
Figure BDA0002156707100000023
为当前值与基准值的相位差。
可选地，预设相位差阈值为0°～0.1°。
可选地，第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压分别对应系统的三相。
可选地，第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压的幅值均相同，分别为系统标称相电压的2％～15％。
有益效果：本申请提供了一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，首先，在系统中性点接入外接电压源，获得外接电源输出的第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压。其次，根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压基准值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压基准值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压基准值。根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压当前值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压当前值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压当前值。再次，计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与所述第三特征电压基准值的第三相位差。最后，判断三个相位差中相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1。若是，则将第一特征电压当前值作为第一特征电压基准值、第二特征电压当前值作为第二特征电压基准值、第三特征电压当前值作为第三特征电压基准值；若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。本申请，利用有源补偿器的输出电压，根据检测系统中性点电压的相位变化，准确地进行接地判别及故障判相。
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为申请提供的一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法的流程图；
图2为申请提供的一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法的实例图。
具体实施方式
参见图1，为本申请提供的一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法的流程图，可知，本申请提供了一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，方法包括：
S01：在系统中性点接入外接电压源，获得外接电源输出的第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压。
第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压分别对应系统的三相。第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压的幅值均相同，分别为系统标称相电压的2％～15％。
S02：根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压基准值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压基准值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压基准值。
S03：根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压当前值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压当前值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压当前值。
S04：计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与所述第三特征电压基准值的第三相位差。
计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与第三特征电压基准值的第三相位差，包括：
Figure BDA0002156707100000031
其中，∠U1now、∠U2now和∠U3now分别为第一特征电压当前值、第二特征电压当前值和第三特征电压当前值的相位角，∠U1base、∠U2base和∠U3base为第一特征电压基准值、第二特征电压基准值和第三特征电压基准值的相位角，
Figure BDA0002156707100000032
和
Figure BDA0002156707100000033
为当前值与基准值的相位差。
S05：判断三个相位差中相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1。
预设相位差阈值为0°～0.1°。
S06：若是，则将第一特征电压当前值作为第一特征电压基准值、第二特征电压当前值作为第二特征电压基准值、第三特征电压当前值作为第三特征电压基准值。
S07：若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。
本申请提供了一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，首先，在系统中性点接入外接电压源，获得外接电源输出的第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压。其次，根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压基准值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压基准值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压基准值。根据第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，分别获得第一检测电压作用下的中性点第一特征电压当前值、第二检测电压作用下的中性点第二特征电压当前值和第三检测电压作用下的中性点第三特征电压当前值。再次，计算获得第一特征电压当前值与第一特征电压基准值的第一相位差、第二特征电压当前值与第二特征电压基准值的第二相位差、第三特征电压当前值与所述第三特征电压基准值的第三相位差。最后，判断三个相位差中相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1。若是，则将第一特征电压当前值作为第一特征电压基准值、第二特征电压当前值作为第二特征电压基准值、第三特征电压当前值作为第三特征电压基准值；若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。本申请，利用有源补偿器的输出电压，根据检测系统中性点电压的相位变化，准确地进行接地判别及故障判相。
参见图2，为申请提供的一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法的实例图，其中Ua，Ub，Uc为系统三相相电压，Un1,Un2,Un3,为第一特征电压基准值，第二特征电压基准值和第三特征电压基准值，Un1_n,Un2_n,Un3_n,为第一特征电压当前值，第二特征电压当前值和第三特征电压当前值。
以C相单相接地为例，按本专利技术方案进行单相接地判别及判相的过程如下：
参见图2-(1)，系统正常运行时，三相电压分别为Ua＝5800V∠0°，Ub＝5800kV∠-120°,Uc＝5800kV∠120°。
参见图2-(2)，外接电源输出第一检测电压为Ut1＝200V∠0°，对应系统A相。得到中性点第一特征电压基准值为119.8V∠-0.8°。
参见图2-(3)，外接电源输出第二检测电压为，Ut2＝200V∠-120°，对应系统B相。得到中性点第二特征电压基准值为119.8V∠-120.8°。
参见图2-(4)，外接电源输出第三检测电压为，Ut3＝200V∠120°,对应系统C相。得到中性点第三特征电压基准值为119.8V∠119.2°。
参见图2-(5)，系统发生单相接地，接地电阻1000Ω。得到中性点第一特征电压、第二特征电压、第三特征电压当前值分别为119V∠-3.6°，118V∠-118°，117.6V∠119.3°。
计算得到当前值与基准值的相位差分别为，-2.8°，2.8°，0.1°。
根据本技术方案，三个相位差绝对值中有两个超过预设相位差阈值，认为系统发生单相接地。由于第三特征电压对应相位差绝对值最小，认为C相发生单相接地。
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 (4)

1.一种中性点不接地系统的单相接地判别及判相方法，其特征在于，所述方法包括：
在系统中性点接入外接电压源，获得外接电源输出的第一检测电压、第二检测电压和第三检测电压，所述第一检测电压、所述第二检测电压和所述第三检测电压分别对应系统的三相；
在系统正常运行时，根据所述第一检测电压、所述第二检测电压和所述第三检测电压，分别获得所述第一检测电压作用下的中性点第一特征电压基准值、所述第二检测电压作用下的中性点第二特征电压基准值和所述第三检测电压作用下的中性点第三特征电压基准值；
在系统当前运行时，根据所述第一检测电压、所述第二检测电压和所述第三检测电压，分别获得所述第一检测电压作用下的中性点第一特征电压当前值、所述第二检测电压作用下的中性点第二特征电压当前值和所述第三检测电压作用下的中性点第三特征电压当前值；
计算获得所述第一特征电压当前值与所述第一特征电压基准值的第一相位差、所述第二特征电压当前值与所述第二特征电压基准值的第二相位差、所述第三特征电压当前值与所述第三特征电压基准值的第三相位差；
判断三个相位差中相位差绝对值超过预设相位差阈值的个数是否小于等于1；
若是，则将所述第一特征电压当前值作为第一特征电压基准值、所述第二特征电压当前值作为第二特征电压基准值、所述第三特征电压当前值作为第三特征电压基准值；
若否，则判定系统单相接地，且三个相位差的绝对值最小的相位接地相。
2.根据权利要求1所述的单相接地判别及判相方法，其特征在于，计算获得所述第一特征电压当前值与所述第一特征电压基准值的第一相位差、所述第二特征电压当前值与所述第二特征电压基准值的第二相位差、所述第三特征电压当前值与所述第三特征电压基准值的第三相位差，包括：
Figure FDA0002846562470000011
其中，∠U1now、∠U2now和∠U3now分别为第一特征电压当前值、第二特征电压当前值和第三特征电压当前值的相位角，∠U1base、∠U2base和∠U3base为第一特征电压基准值、第二特征电压基准值和第三特征电压基准值的相位角，
Figure FDA0002846562470000012
和
Figure FDA0002846562470000013
为当前值与基准值的相位差。
3.根据权利要求1所述的单相接地判别及判相方法，其特征在于，所述预设相位差阈值为0°～0.1°。
4.根据权利要求1所述的单相接地判别及判相方法，其特征在于，所述第一检测电压、所述第二检测电压和所述第三检测电压的幅值均相同，分别为系统标称相电压的2％～15％。
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