CN112305375A - 一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、当检测到母线零序电压大于保护整定值时，启动单相接地故障选线装置；步骤2、采集母线零序电压、所有线路零序电流；分别计算所有线路零序阻抗；步骤3、投入并联电阻，采集并联电阻投入后母线零序电压、所有线路零序电流，分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗；步骤4、在判别时间t内,
Figure DDA0002742728090000011
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；步骤5、联电阻Rb退出，根据选线结果进行相应故障处理，解决了现有技术中存在的高阻接地故障信号微弱难以检测的问题。

Description

一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法
技术领域
本发明属于配电网单相接地故障处理技术领域，涉及一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法。
背景技术
目前，随着小电流接地系统故障选线技术的发展和应用，中低压配电网低阻接地故障选线问题逐渐得到较好解决，而断线等高阻接地故障的准确可靠选线依旧存在较大困难。配电网高阻接地故障主要是由导线断线坠地、导线对树枝放电或者人体直接接触线路引起的故障。由于过渡电阻达数千欧以上，引起的电压电流突变量不明显，导致常规保护不能可靠动作或发出告警信号。而接地故障的长期存在可能引发多点故障及相间短路，甚至引起火灾，威胁人身财产安全。因此，研究适用于谐振接地系统高阻接地故障的选线方法，有助于及时区分故障线路与非故障线路并进行故障处理为配网安全运行提供可靠保障。
目前现有的配电网选线方法可分外加信号法、故障信号法。外加信号法主要包括S信号注入法、脉冲注入法等。故障信号法主要分为利用故障稳态信号和故障暂态信号选线。相比于稳态信号，暂态信号更加丰富但容易受到谐波、过渡电阻以及故障电弧等多种因素的影响，选线可靠性有待提升。
对于谐振接地系统高阻接地故障选线问题，主要困难在于故障电压、故障电流特征微弱，难以可靠准确检测，易受到随机因素的干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，解决了现有技术中存在的高阻接地故障信号微弱难以检测的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值，当检测到母线零序电压大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障选线装置；
步骤2、采集母线零序电压
Figure BDA0002742728070000021
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000022
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000023
步骤3、投入并联电阻Rb，并联电阻取值400～800Ω；采集并联电阻投入后母线零序电压
Figure BDA0002742728070000024
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000025
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000026
步骤4、在判别时间t内,
Figure BDA0002742728070000027
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3；
步骤5、联电阻Rb退出，根据选线结果进行相应故障处理。
本发明的特点还在于：
步骤1具体按照以下实施：实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值
Figure BDA0002742728070000028
当母线零序电压幅值Uk0小于保护整定值U0set则返回计算；当母线零序电压幅值Uk0大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障启动选线装置。
步骤2具体按照以下实施：采集母线零序电压
Figure BDA0002742728070000031
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000032
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000033
其中
Figure BDA0002742728070000034
Figure BDA0002742728070000035
为各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
步骤3具体按照以下实施：对于10kV系统，采用消弧线圈接地方式时应符合在补偿后接地故障残余电流一般控制在10A以内的原则，即Ik≤10A；当系统零序电压幅值超越门槛时，即U0＞10％UN零序电压启动元件才能够可靠启动发出接地故障告警；根据这两个条件计算可得投入并联电阻Rb取值范围为400～800Ω；再次采集母线零序电压
Figure BDA0002742728070000036
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000037
其中i为线路编号，共有n条线路。分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000038
其中
Figure BDA0002742728070000039
Figure BDA00027427280700000310
为并联电阻投入后各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
步骤4具体按照以下实施：在判别时间t内,
Figure BDA00027427280700000311
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3。
(1)本发明的有益效果是：本发明一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，解决了现有技术中存在的故障电压、故障电流特征微弱、难以可靠准确检测易受到随机因素的干扰的问题。鉴于并联电阻投入前、投入后故障线路零序阻抗的变化差异显著，实现谐振接地系统高阻接地故障的选线。当配电网发生单相高阻接地故障时，健全线路零序阻抗在并联电阻投入前后基本不发生变化，为其自身对地电容阻抗；故障线路零序阻抗在并联电阻投入后减小，为全系统健全线路以及消弧线圈和并联电阻的等值阻抗，且线路零序阻抗不受过渡电阻影响。因此，利用并联电阻投入前后健全线路与故障线路零序阻抗的这一变化差异可以实现谐振接地系统高阻接地故障线路的可靠判别。利用并联电阻的投入增强了故障信息特征，改善了高阻接地故障特征微弱的问题，提高了配电网高阻接地故障选线准确率。利用消弧线圈短时并联电阻的接地方式来改变线路零序阻抗特征，该方法不受过渡电阻、故障位置等因素的影响，可以快速准确地判别出故障线路。
附图说明
图1是本发明一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法的流程图。
图2是本发明一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法的选线系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，如图1和图2所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值，当检测到母线零序电压大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障选线装置；
步骤1具体按照以下实施：实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值
Figure BDA0002742728070000051
当母线零序电压幅值Uk0小于保护整定值U0set则返回计算(一般为相电压幅值的10％～15％)；当母线零序电压幅值Uk0大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障启动选线装置。
步骤2、采集母线零序电压
Figure BDA0002742728070000052
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000053
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000054
步骤2具体按照以下实施：采集母线零序电压
Figure BDA0002742728070000055
所有线路零序电流
Figure BDA0002742728070000056
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000057
其中
Figure BDA0002742728070000058
Figure BDA0002742728070000059
为各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值(t1取5～10ms)，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
步骤3、投入并联电阻Rb，考虑到故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求，并联电阻取值400～800Ω；采集并联电阻投入后母线零序电压
Figure BDA00027427280700000510
所有线路零序电流
Figure BDA00027427280700000511
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure BDA00027427280700000512
步骤3具体按照以下实施：对于10kV系统，采用消弧线圈接地方式时应符合在补偿后接地故障残余电流一般控制在10A以内的原则，即Ik≤10A；当系统零序电压幅值超越门槛(一般为相电压幅值的10％～15％)时，即U0＞10％UN零序电压启动元件才能够可靠启动发出接地故障告警；根据这两个条件计算可得投入并联电阻Rb取值范围为400～800Ω；再次采集母线零序电压
Figure BDA00027427280700000513
所有线路零序电流
Figure BDA00027427280700000514
其中i为线路编号，共有n条线路。分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure BDA0002742728070000061
其中
Figure BDA0002742728070000062
Figure BDA0002742728070000063
为并联电阻投入后各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值(t1取5～10ms)，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
步骤4、在判别时间t内,
Figure BDA0002742728070000064
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3；
步骤4具体按照以下实施：在判别时间t内,
Figure BDA0002742728070000065
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3。
步骤5、联电阻Rb退出，根据选线结果进行相应故障处理。
本发明一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，利用短时投切并联电阻改变配电网的接地方式，形成健全线路与故障线路零序阻抗的变化差异，提出一种利用零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法。该方法通过在中性点投入一中电阻增强了线路的故障特征，改善了高阻接地故障特征微弱的问题。同时该方法不受过渡电阻、故障位置等因素的影响，可以快速准确地判别出故障线路，提高了配电网高阻接地故障选线准确率。

Claims (5)

1.一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值，当检测到母线零序电压大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障选线装置；
步骤2、采集母线零序电压
Figure FDA0002742728060000011
所有线路零序电流
Figure FDA0002742728060000012
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure FDA0002742728060000013
步骤3、投入并联电阻Rb，并联电阻取值400～800Ω；采集并联电阻投入后母线零序电压
Figure FDA0002742728060000014
所有线路零序电流
Figure FDA0002742728060000015
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure FDA0002742728060000016
步骤4、在判别时间t内,
Figure FDA0002742728060000017
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3；
步骤5、联电阻Rb退出，根据选线结果进行相应故障处理。
2.根据权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下实施：实时监测接地变压器中性点电压及母线三相电压值
Figure FDA0002742728060000018
当母线零序电压幅值Uk0小于保护整定值U0set则返回计算；当母线零序电压幅值Uk0大于保护整定值U0set时，启动单相接地故障启动选线装置。
3.根据权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下实施：采集母线零序电压
Figure FDA0002742728060000021
所有线路零序电流
Figure FDA0002742728060000022
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算所有线路零序阻抗
Figure FDA0002742728060000023
其中
Figure FDA0002742728060000024
Figure FDA0002742728060000025
为各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
4.根据权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下实施：对于10kV系统，采用消弧线圈接地方式时应符合在补偿后接地故障残余电流一般控制在10A以内的原则，即Ik≤10A；当系统零序电压幅值超越门槛时，即U0＞10％UN零序电压启动元件才能够可靠启动发出接地故障告警；根据这两个条件计算可得投入并联电阻Rb取值范围为400～800Ω；再次采集母线零序电压
Figure FDA0002742728060000026
所有线路零序电流
Figure FDA0002742728060000027
其中i为线路编号，共有n条线路；分别计算并联电阻投入后所有线路零序阻抗
Figure FDA0002742728060000028
其中
Figure FDA0002742728060000029
Figure FDA00027427280600000211
为并联电阻投入后各线路零序阻抗在一个计算周期t1内的平均值，N为一个计算周期t1内的采样点数，k＝1,2,…,N。
5.根据权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻接地故障选线方法，其特征在于，所述步骤4具体按照以下实施：在判别时间t内,
Figure FDA00027427280600000210
是否持续成立，若成立则表明线路i为故障线路；若不成立，则为母线故障；其中，Ki为并联电阻投入前后线路零序阻抗变化系数，Kth为整定门槛；考虑到电流互感器和电压互感器的测量精度、传变误差、计算误差以及裕度等影响因素，整定门槛Kth取1.3。
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