CN112230161B - 一种单相接地故障选线功能的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单相接地故障选线功能的检测方法,包括以下具体步骤:建立故障线路和非故障线路并联的两条线路模型,计算得到故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量;在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量,控制终端判断出故障线路,在施加故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器动作,在施加非故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器不动作;根据一二次融合成套柱上断路器是否进行动作,给出单相接地故障选线功能是否满足要求的结论。本发明真实再现故障线路和非故障线路的运行参数,用以判断单相接地故障选线功能。
Description
技术领域
本发明涉及柱上断路器检测技术领域,具体是一种单相接地故障选线功能的检测方法。
背景技术
一二次融合成套柱上断路器要求具备中性点不接地延时投小电阻、经消弧线圈接地延时投小电阻方式下的单相接地故障选线跳闸功能,该功能用稳态零序过流法完成。为避免因三相不平衡引起的零序电流的影响,一二次融合成套柱上断路器控制终端会设置零序电流整定值,即零序电流动作值和动作时间t0n。此外,单相接地故障线路上的零序电流等于非故障线路的零序电流之和且方向相反,控制终端应根据所测零序电流零序电压的大小及相角,判断所安装的线路是否发生单相接地故障,从而达到单相接地故障选线功能。由于控制终端中的各计算参数都来源于一次侧的测量,如果在一次侧简单的加单相电流和电压,虽然能模拟出整定的零序电流和零序电压,但是其他相没有电流和电压,与实际运行情况不符,单相接地故障选线功能是否正确不能有效判断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单相接地故障选线功能的检测方法,真实再现故障线路和非故障线路的运行参数,用以判断单相接地故障选线功能。
本发明的技术方案:
一种单相接地故障选线功能的检测方法,包括以下具体步骤:
建立故障线路和非故障线路并联的两条线路模型,为线路1的ABC相等效电压源,为线路2的ABC相等效电压源; 为线路1上的ABC相电流;L0为等效消弧线圈,假设A相的k点发生接地故障,Rk为接地电阻,Zs为接地点首端阻抗,Ze为接地点末端阻抗,ZL为线路1和线路2非故障相的线路阻抗,为线路2上的ABC相电流,为线路中性点的零序电压,当没有发生单相接地故障时,R0为中性点接地电阻,延时投入;
故障相的阻抗如式(1)
根据基尔霍夫电压和电流定律,可列出故障线路电压表达式(2)、(3)、(4);非故障线路的电压表达式(5)、(6)、(7);中性点电流表达式(8),式(9)为故障线路的零序电流表达式,式中为故障线零序电流;式(10)为非故障线路的零序电流表达式,式中为非故障线零序电流,
联合式(2)—(8)求解,并联合(9)、(10)分析,可得到如下关系:
式(11)表示在两线路单相接地故障模型中,故障线零序电流与非故障线零序电流,大小相等,方向相反;
式(12)表示在两线路单相接地故障模型中,零序电压与故障线零序电流和非故障相阻抗之间存在固定关系;
已知三相对称等效电压源消弧线圈等效电感L0,根据一二次融合成套柱上断路器控制终端零序电流和电压整定值,设置零序电流相量,零序电压相量,计算得到故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量;
在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量,控制终端判断出故障线路,在施加故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器动作,在施加非故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器不动作;
根据一二次融合成套柱上断路器是否进行动作,给出单相接地故障选线功能是否满足要求的结论。
故障线路的三相电流/电压相量的计算过程为:
综上,可根据式(11)、(12)、(13)—(18)得到故障线路的三相电流和电压相量。
非故障线路的三相电流/电压相量的计算过程为:
综上,可根据式(11)、(12)、(19)—(24)得到非故障线路的三相电流和电压相量。
附图说明
图1是本发明的故障线路和非故障线路并联的两条线路模型示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
当某条线路发生单相接地故障后,系统经过简化可视为故障线路和非故障线路并联的两条线路模型,如图1。为进一步简化系统,假设所有线路非故障相的线路阻抗相等。图1中,为线路1和线路2的ABC相等效电压源;为线路1上的ABC相电流;L0为等效消弧线圈;假设A相的k点发生接地故障,Rk为接地电阻,Zs为接地点首端阻抗,Ze为接地点末端阻抗;ZL为线路1和线路2非故障相的线路阻抗。为线路2上的ABC相电流。为线路中性点的零序电压,当没有发生单相接地故障时,R0为中性点接地电阻,延时投入。
故障相的阻抗如式(1)
根据基尔霍夫电压和电流定律,可列出故障线路电压表达式(2)、(3)、(4);非故障线路的电压表达式(5)、(6)、(7);中性点电流表达式(8)。式(9)为故障线路的零序电流表达式,式中为故障线零序电流;式(10)为非故障线路的零序电流表达式,式中为非故障线零序电流。
联合式(2)—(8)求解,并联合(9)、(10)分析,可得到如下关系:
式(11)表示在两线路单相接地故障模型中,故障线零序电流与非故障线零序电流,大小相等,方向相反。
式(12)表示在两线路单相接地故障模型中,零序电压与故障线零序电流和非故障相阻抗之间存在固定关系。
故障线三相电压和电流
综上,可根据式(11)、(12)、(13)—(18)得到故障线路的三相电流和电压相量。在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加此电流和电压,控制终端应判断出故障线路,断路器应动作。
非故障线三相电压和电流
综上,可根据式(11)、(12)、(19)—(24)得到非故障线路的三相电流和电压相量。在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加此电流和电压,控制终端应判断出非故障线路,断路器不应动作。
综合在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加的故障线路和非故障线路的三相电流和电压相量,根据断路器的动作情况,如表1,给出单相接地故障选线功能是否满足要求的结论。
表1单相接地故障选线功能判断表
实例
1、根据式(11)、(12)、(13)—(18)得到故障线路的三相电流和电压相量
在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加此电流和电压,控制终端应判断出故障线路,断路器应动作。
2、可根据式(11)、(12)、(19)—(24)得到非故障线路的三相电流和电压相量
在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加此电流和电压,控制终端应判断出非故障线路,断路器不应动作。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (1)
1.一种单相接地故障选线功能的检测方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
建立故障线路和非故障线路并联的两条线路模型,为线路1的ABC相等效电压源,为线路2的ABC相等效电压源;为线路1上的ABC相电流;L0为等效消弧线圈,假设线路1上A相的k点发生接地故障,Rk为接地电阻,Zs为接地点首端阻抗,Ze为接地点末端阻抗,ZL为线路1和线路2非故障相的线路阻抗,为线路2上的ABC相电流,为线路中性点的零序电压,当没有发生单相接地故障时,=0,R0为中性点接地电阻,延时投入;
已知三相对称等效电压源,消弧线圈等效电感L0,根据一二次融合成套柱上断路器控制终端零序电流和零序电压整定值,设置零序电流相量,零序电压相量,计算得到故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量;
在一二次融合成套柱上断路器一次侧施加故障线路的三相电流/电压相量和非故障线路的三相电流/电压相量,控制终端判断出故障线路,在施加故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器动作,在施加非故障线路的三相电流/电压相量时一二次融合成套柱上断路器不动作;
根据一二次融合成套柱上断路器是否进行动作,给出单相接地故障选线功能是否满足要求的结论。
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煤矿电网含并联供电线路的小电流选线;梁睿等;《电力系统保护与控制》;20110501;第39卷(第09期);第108-113页 * |
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