CN110568316A - 一种小电流接地系统接地故障快速选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，采集小电流接地系统的三相电压和零序电压；对三相电压和零序电压进行逻辑运算以判断三相电压和零序电压是否异常；如果异常启动第一条线路接地保护拉路，控制出线断路器分闸，判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第一条线路出线断路器在分位，则控制第一条线路出线断路器合闸，启动第n条线路接地保护拉路，过程和第一条线路接地保护执行动作相同，只是设置的延时出口时间滞后于前一条线路；其中n为正整数且2≤n≤N。本发明在馈线保护装置不改变原有功能的基础上，扩展接地故障时保护装置整组快速拉线选线功能；该方法无需额外的选线装置，成本低，且易于实现。

Description

一种小电流接地系统接地故障快速选线方法

技术领域

本发明涉及电力系统接地故障技术领域，具体涉及一种小电流接地系统接地故障快速选线方法。

背景技术

小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁，必须迅速查出故障线路并加以排除。

按调度规程要求：当不接地系统发生一点接地情况下，系统带一点接地的运行时间不得超过两小时。在中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中，当发现有接地故障时，当一相完全接地时，接地相电压为零，其他两相将升为线电压。当不完全接地时，接地相的电压降低，而其他相电压增高。如持续性接地，电压指示值不变；如间歇性接地，电压指示时增、时减、有时正常。当发现有接地故障时，就在接地故障运行时迅速寻找故障点并排除。如果故障不能即时切除，可能会对电力系统绝缘薄弱处击穿而扩大事故，快速准确的找出接地故障线路十分重要。

现有的小电流接地故障处理方法主要包括：

1、人工拉路法，即通过人工经验判断可能发生接地故障的线路，人为断开；该方法会断开不是接地的线路，分析判断时间长。不但对故障线路的判断、巡查和恢复供电造成影响，若处理不及时，还可能造成人畜发生触电的危险，同时极大增加了调度值班人员的工作量，影响了供电的可靠性和优质服务。

2、装置选线法，在无人值班变电站实现小接地选线有两种方式，一种是保护装置本身具有选线功能，另一种是集中安装的小接地选线装置。该方法主要利用装置本身的选线功能实现，然而利用保护装置本身具有选线功能的方法进行小接地选线不准确，不能如实反映真实的接地线路；而集中选线技术需要增加集中式小电流接地选线装置，成本高。

3、主站选线法和故障指示器法，上述技术还不成熟，实现难度大，在当前配电自动化发展阶段还不具备推广应用的能力，且选线不够准确，可靠性差。

发明内容

本发明提供了一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，该方法在馈线保护装置不改变原有功能的基础上，扩展接地故障时保护装置整组快速拉线选线功能；该方法无需额外的选线装置，成本低，且易于实现。

本发明通过下述技术方案实现：

一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，采集小电流接地系统的三相电压和零序电压；

步骤S2，对三相电压和零序电压进行逻辑运算以判断三相电压和零序电压是否异常；

步骤S3，如果异常启动第一条线路接地保护拉路，控制出线断路器分闸，执行步骤S4；否则，流程结束；

步骤S4，执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第一条线路出线断路器在分位，则控制第一条线路出线断路器合闸，执行步骤S5；否则，流程结束；

步骤S5，启动第n条线路接地保护拉路：待第n-1条线路出线断路器合闸后，经第n条线路保护装置t2延时控制第n条线路出线断路器分闸；执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第n-1条线路出线断路器在分位，则控制第n条线路出线断路器合闸，重复执行步骤S5，直到小电流接地系统中所有线路接地保护拉路；否则，流程结束；其中n为正整数且2≤n≤N，N为小电流接地系统的总线路。

优选的，所述步骤S2中具体为：如果三相电压中两相电压大于等于其阈值、一相电压小于等于其阈值、且零序电压大于等于其阈值，则判断为异常。

优选的，所述步骤S3中启动第一条线路接地保护拉路具体为：控制第一条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t1延时出口控制第一条线路出线断路器分闸。

优选的，所述t1的值为0～999999ms。

优选的，所述t1的值为0ms。

优选的，所述步骤S5中启动第n条线路接地保护拉路具体为：控制第n条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t2延时出口控制第n条线路出线断路器分闸。

优选的，所述t2的值大于第n-1条线路执行时间。

优选的，在步骤S4中第一条线路出线断路器合闸后，启动t时间闭锁启动。

优选的，所述t时间闭锁应大于小电流接地系统所有线路执行时间总和。

优选的，所述步骤S2采用CPU或FPGA实现三相电压和零序电压的逻辑运算。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明将线路断路器保护装置和保护拉路法优化组合，能够快速实现系统中所有线路的保护拉路，响应时间能够达到ms级；且本发明实现接地故障全保护判断处理，无需人工干预，原理简单可靠，判断准确高效快捷；

2、本发明处理故障时，断开线路断路器时间短暂，以快速切合弥补了断开非接地线路的不足，所以不会影响到正常线路用户正常供电(相当于重合闸)；本发明实现简单易行，仅仅需要对保护装置芯片升级即可实现功能，不需要对硬件和回路改造，改造费用低，实现难度低。

3、本发明全部由变电站端分析处理，结果通过遥信上传调度主站端，减少主站端调度监控人员工作量。且环网供电的线路可以通过设置同一保护定值实现接地故障快速排查。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的第一条线路接地保护拉路逻辑框图。

图3为本发明的第二条线路保护拉路逻辑框图。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提出了一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤S1，采集小电流接地系统的三相电压和零序电压；

具体在本实施例中，步骤S1采用现有电压(电流)传感装置采集电压数据。

步骤S2，对三相电压和零序电压进行逻辑运算以判断三相电压和零序电压是否异常；

具体在本实施例中，步骤S2逻辑运算原理是：如果三相电压中两相电压大于等于其阈值、一相电压小于等于其阈值、且零序电压大于等于其阈值，则判断为异常；且在本实施例中，通过CPU或FPGA等处理器实现上述逻辑运算。

步骤S3，如果异常启动第一条线路接地保护拉路，控制出线断路器分闸，执行步骤S4；否则，流程结束；

具体在本实施例中，步骤S3中启动第一条线路接地保护拉路为：控制第一条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t1延时出口控制第一条线路出线断路器分闸。本实施例中，t1的值优选为0～999999ms。

步骤S4，执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第一条线路出线断路器在分位，则控制第一条线路出线断路器合闸，执行步骤S5；否则，流程结束；

具体在本实施例中，在步骤S4中第一条线路出线断路器合闸后，启动t时间闭锁启动；且t时间闭锁应大于小电流接地系统所有线路执行时间总和，防止一条线路重复启动。

步骤S5，启动第n条线路接地保护拉路：待第n-1条线路出线断路器合闸后，经第n条线路保护装置t2延时控制第n条线路出线断路器分闸；执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第n-1条线路出线断路器在分位，则控制第n条线路出线断路器合闸，重复执行步骤S5，直到小电流接地系统中所有线路接地保护拉路；否则，流程结束；其中n为正整数且2≤n≤N，N为小电流接地系统的总线路。

具体在本实施例中，步骤S5中启动第n条线路接地保护拉路为：控制第n条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t2延时出口控制第n条线路出线断路器分闸。且在本实施例中，t2的值应大于第n-1条线路执行时间，即每条线路设置的延时出口时间滞后于前一条线路。

实施例2

本实施例2将上述实施例1提出的选线方法应用于包括20条线路的小电流接地系统，具体实现过程如下：

如图2所示的第一条线路接地保护拉路逻辑框图，当小电流接地系统完全接地故障发生时，Ua、Ub、Uc相电压其中两相会升高大于等于定值Ua.set(Ub.set)，一相下降小于等于Uc.set，Ul零序电压会升高大于等于定值Ul.set，当以上条件都满足时，第一台断路器保护装置开放出口正电源。开关型定值常用定值控制字KG表示，KG＝1为保护投入；KG＝0为保护退出。经t1延时出口将出线断路器分闸。断路器分闸后，若Ua、Ub、Uc、Ul恢复正常，则流程结束；若Ua、Ub、Uc、Ul依然异常，同时断路器在分位：TWJ闭合，则开放出口电源，合上第一条出线断路器。同时t时间闭锁启动，闭锁保护装置开放出口正电源出口分闸回路。

第二条出线断路器的保护装置原理与第一条相同，只是设置的延时出口时间滞后于第一条出线，待第一条线路断路器合上后，第二条线路保护装置t2延时出口将断路器分闸。断路器分闸后，若Ua、Ub、Uc、Ul恢复正常，则流程结束；若Ua、Ub、Uc、Ul依然异常，同时断路器在分位：TWJ闭合，则开放出口电源，合上第二条出线断路器。同时t时间闭锁启动，闭锁保护装置开放出口正电源出口分闸回路。

第三条、第四条、第五条……原理都完全相同，只是设置的延时出口时间滞后于前一条出线。当前边的线路断开接地故障消除，Ua、Ub、Uc、Ul恢复正常，后面的线路保护装置不满足启动条件会自动复归。

通常10kV真空断路器分闸时间小于等于45ms，合闸时间小于等于60ms，而保护装置主保护固有动作时间≤25ms，后备保护固有动作时间30ms，所以第一条线路全部流程走完需要：保护固有动作时间30ms+分闸时间小于等于45ms+合闸时间小于等于60ms+t1设置为0s＝135ms。也就是说在135ms内能够判断出第一条线路是否接地。第二条线路保护装置应在第一条动作完成后开始，t2可以设置为1秒都能满足，但是为了保证安全配合，可以设置为5秒，即保护固有动作时间30ms+分闸时间小于等于45ms+合闸时间小于等于60ms+t2设置为5s＝5135ms。相应的第三条再增加5s为10135ms，第四条再增加5s为15135ms。那么若这个变电站有20条出线则为95135ms，即可以100秒内完成一个变电站的接地故障处理。第一条线路断路器合闸后，会启动t时间闭锁启动，闭锁保护装置开放出口正电源出口分闸回路。t时间闭锁可与所有出线断路器动作完成为依据设置，如20条出线为95135ms完成保护拉路流程，t时间闭锁应大于95135ms进行设置，防止一条线路重复启动。

这种保护拉路功能的实现，是在原线路保护装置上对装置内部处理器芯片升级完成，不会影响到原有的保护本身功能设置，只是增加一项新的保护功能：接地拉路保护。保护拉路功能定值设置包含有：

(1)接地拉路保护控制字：KG表示，KG＝1为保护投入；KG＝0为保护退出；

(2)相电压Ua.set上限：整定值可从0至10kV，优选为10kV；

相电压Ua.set下限：整定值可从0至10kV，优选为1kV；

(3)相电压Ub.set上限：整定值可从0至10kV，优选为10kV；

相电压Ua.set下限：整定值可从0至10kV，优选为1kV；

(4)相电压Uc.set上限：整定值可从0至10kV，优选为10kV；

相电压Ua.set下限：整定值可从0至10kV，优选为1kV；

(5)零序电压Ul.set：整定值可从0至30kV，优选为30kV；

(6)延时出口时间t1：整定值可从0至999999ms，优选为0ms。

延时出口时间t1的设置的排序原则，可以直接参考原调度接地故障拉路排序表进行设置：

(6.1)空载线路；

(6.2)线路较长分支较多且容易接地的线路；

(6.3)公用线路；

(6.4)重要用户线路；

(6.5)保供电线路。

(7)时间闭锁t：整定值可从0至999999ms，优选为100000ms。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，采集小电流接地系统的三相电压和零序电压；

步骤S2，对三相电压和零序电压进行逻辑运算以判断三相电压和零序电压是否异常；

步骤S3，如果异常启动第一条线路接地保护拉路，控制出线断路器分闸，执行步骤S4；否则，流程结束；

步骤S4，执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第一条线路出线断路器在分位，则控制第一条线路出线断路器合闸，执行步骤S5；否则，流程结束；

步骤S5，启动第n条线路接地保护拉路：待第n-1条线路出线断路器合闸后，经第n条线路保护装置t2延时控制第n条线路出线断路器分闸；执行步骤S2判断三相电压和零序电压是否异常，如果异常且第n-1条线路出线断路器在分位，则控制第n条线路出线断路器合闸，重复执行步骤S5，直到小电流接地系统中所有线路接地保护拉路；否则，流程结束；其中n为正整数且2≤n≤N，N为小电流接地系统的总线路。

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述步骤S2中具体为：如果三相电压中两相电压大于等于其阈值、一相电压小于等于其阈值、且零序电压大于等于其阈值，则判断为异常。

3.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述步骤S3中启动第一条线路接地保护拉路具体为：控制第一条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t1延时出口控制第一条线路出线断路器分闸。

4.根据权利要求3所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述t1的值为0～999999ms。

5.根据权利要求3所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述t1的值为0ms。

6.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述步骤S5中启动第n条线路接地保护拉路具体为：控制第n条线路的断路器保护装置开放出口正电源，控制主控开关闭合，经t2延时出口控制第n条线路出线断路器分闸。

7.根据权利要求6所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述t2的值大于第n-1条线路执行时间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，在步骤S4中第一条线路出线断路器合闸后，启动t时间闭锁启动。

9.根据权利要求8所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述t时间闭锁应大于小电流接地系统所有线路执行时间总和。

10.根据权利要求9所述的一种小电流接地系统接地故障快速选线方法，其特征在于，所述步骤S2采用CPU或FPGA实现三相电压和零序电压的逻辑运算。