CN112909904B - 电阻接地系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻接地系统及其控制方法，电阻接地系统的控制模块根据第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息确定系统的运行方式，并根据控制信号控制接地模块的阻值按规律变化，第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号，第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。本实施例的电阻接地系统利用零序电流与接地模块阻值的变化规律的关系确定接地故障的发生并将故障切除，灵敏度更高。

Description

电阻接地系统及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种电阻接地系统及其控制方法。

背景技术

配电网作为电力系统的最后环节，配电网的安全运行以及故障发生后的故障切除意义重大。

随着城市经济的迅速发展，城市配电网中电缆大规模采用小电阻接地系统，但固定参数的小电阻接地系统，当发生接地故障时产生的零序电流过小，小于整定值时，使得保护拒动，无法切除故障，故障长时间存在，严重影响供电质量，也使供电设备的损失更加严重。

发明内容

本发明提供一种电阻接地系统及其控制方法，以实现及时确定接地故障的存在并切除接地故障，保证供电设备的安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种电阻接地系统，包括至少两个运行系统和连接相邻运行系统的分段开关，运行系统包括：母线、接地模块、控制模块、第一保护模块、至少一个间隔和设置于间隔的第二保护模块；第一保护模块包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元用于控制接地模块与母线的连接状态，第二开关单元用于控制母线与对应的主变的连接状态；第二保护模块包括第三开关单元；

在任一运行系统中，控制模块分别与第一开关单元、第二开关单元和分段开关连接，用于采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

控制模块与接地模块电连接，用于根据零序电压生成控制信号；接地模块用于根据控制信号控制自身阻值的变化；

第二保护模块用于根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号；第一保护模块用于根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。

第二方面，本发明实施例提供了一种电阻接地系统的控制方法，包括：

控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

控制模块根据零序电压生成控制信号；

接地模块根据控制信号控制自身阻值的变化；

第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号；第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值、第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。

本发明实施例提供的电阻接地系统的控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式传输至第一保护模块和第二保护模块，控制模块还根据零序电压生成控制信号，接地模块根据控制信号控制接地模块的阻值按规律变化并将接地模块的阻值变化信息发送至第一保护模块和第二保护模块，第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号，第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。第一保护模块和第二保护模块在系统发生接地故障时，可以控制相应的开关单元动作将故障切除，保证系统的安全运行，同时，现有技术大多设定一电流整定值，当采集的系统零序电流大于设定的电流整定值时则认为有接地故障发生，而对于有接地故障发生但零序电流较小的情况极易导致保护拒动，本实施例的电阻接地系统利用零序电流与接地模块阻值的变化规律的关系确定是否有故障发生，相较于单纯靠零序电流与设定的电流整定值的大小关系确定是否存在接地故障而言，本方案在存在接地故障且零序电流较小时，系统也能动作将故障切除，本电阻接地系统灵敏度更高。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电阻接地系统的结构示意图。

图2是本发明实施例一提供的一种电阻接地系统的网络通信结构示意图。

图3是本发明实施例二提供的一种电阻接地系统的结构示意图。

图4是本发明实施例三提供的一种电阻接地系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电阻接地系统的结构示意图，参考图1，该电阻接地系统包括至少两个运行系统和连接相邻运行系统的分段开关L1，运行系统包括：母线100、接地模块200、控制模块300、第一保护模块400、至少一个间隔和设置于间隔的第二保护模块500；第一保护模块400包括第一开关单元L2和第二开关单元L3，第一开关单元L2用于控制接地模块200与母线100的连接状态，第二开关单元L3用于控制母线100与对应的主变T1的连接状态；第二保护模块500包括第三开关单元L4；

在任一运行系统中，控制模块300分别与第一开关单元L2、第二开关单元L3和分段开关L1连接，用于采集第一开关单元L2、第二开关单元L3和分段开关L1的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式发送至第一保护模块400、第二保护模块500和相邻运行系统的控制模块300；

控制模块300与接地模块200电连接，用于根据零序电压生成控制信号；接地模块200用于根据控制信号控制自身阻值的变化；

第二保护模块500用于根据自身零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系控制第三开关单元L4动作并生成动作信号；第一保护模块400用于根据自身零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元L2、第二开关单元L3和分段开关L1动作。

第一开关单元L2、第二开关单元L3、第三开关单元L4和分段开关L1均可以为接触器、断路器或其他开关，控制模块300可以为单片机、电路结构或其他可实现控制功能的设备，接地模块200可以为电阻组成的电路结构。

第一开关单元L2位置信息包括第一开关单元L2位于合位和位于分位两种情况，第二开关单元L3的位置信息包括第二开关单元L3位于合位和位于分位两种情况，分段开关L1的位置信息包括分段开关L1位于合位和位于分位两种情况。系统的运行方式包括独立运行和并列运行。当采集到分段开关L1的位置信息为位于分位且第一开关单元L2和第二开关单元L3均位于合位时，系统为独立运行；当采集到分段开关L1位于合位时，系统为并列运行。系统并列运行时又可以细分为多种方式，示例性的，方式一：当采集到与本母线100相连的第一开关单元L2和第二开关单元L3均位于合位时，则确定本第一保护模块400与本主变T1所在母线100与相邻的另一段母线100并列运行；方式二：当采集到与本母线100连相连的第一开关单元L2位于合位、第二开关单元L3位于分位时，则确定第一保护模块400经本母线100与相邻的另一段母线100并列运行；方式三：当采集到与本母线100相连的第一开关单元L2位于分位，第二开关单元L3位于合位时，则确定主变T1经本母线100与相邻的另一段母线100并列运行。

控制信号包括阻值变化控制信号和阻值不变控制信号，当系统的零序电压大于设定的电压阈值时，控制模块300生成阻值变化控制信号；当系统的零序电压小于或等于设定的电压阈值时，控制模块300生成阻值不变控制信号。接地模块200可根据控制信号调节自身阻值的大小，当系统正常运行时，接地模块200以最大阻值接入系统，当接地模块200接收到阻值变化控制信号时，接地模块200控制自身阻值按照预设规律变化，预设规律可以为自身阻值先递减再递增，其中递减和递增可呈某一设定值的倍数性规律变化，示例性的，接地模块200的阻值可由12欧到8欧到4欧再到12欧，以4的倍数变化；当接地模块200接收到阻值不变控制信号时，接地模块200保持运行时加入的最大阻值不变。

动作信号包括第一动作信号，第二动作信号和第三动作信号，当第二保护模块500的零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系匹配时，第一保护模块500控制第三开关单元L4断开并生成第一动作信号；当第二保护模块500的零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系不匹配时，第二保护模块500控制第三开关单元L4不动作并生成第二动作信号；当第二保护模块500的零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系匹配且第二保护模块500控制第三开关单元L4不动作时生成第三动作信号。其中，零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系匹配指当接地模块200阻值按规律先递减再递增时，零序电流按规律先递增再递减，且零序电流在先递增再递减的过程中，零序电流值应均大于电流整定值才认为有接地故障发生，本实施例及下述任一实施例中零序电流均指的是零序电流的阻性分量。

图1示例性的示出包含两个运行系统第一运行系统001和第二运行系统002的情况，且示例性的每个系统均包含一个间隔，在其他实施例中可包含多个运行系统和多个间隔。图2为本发明实施例提供的一种电阻接地系统的网络通信结构示意图，参考图2，所有系统中的控制模块300、第一保护模块400、第二保护模块500、主变T1和分段开关L1均连接于以太网和同步对时网络上，通过网络进行信息的交互，示例性的，第一运行系统001的控制模块300在确定系统运行方式后可将此运行方式通过网络传输给网络上的第一保护模块400、第二运行系统002的控制模块300或其他连接于网络上的设备。

继续参考图1，当第一运行系统001(也可以为第二运行系统002)的控制模块300采集本系统的分段开关L1、第一开关单元L2、第二开关单元L3的位置信息确定系统独立运行时，接地模块200以最大阻值接入系统，当控制模块300获取到系统的零序电压大于设定的电压阈值时，说明系统出现接地故障，当经过第一设定时间后，零序电压依然大于设定的电压阈值时，说明接地故障没有被切除，此时控制模块300控制接地模块200的阻值先递减再递增，值得注意的是接地模块200的阻值在每相邻的两次变化之间均间隔第二设定时间，控制模块300将接地模块200阻值的变化及变化时对应的时间通过通信网络传输至第一保护模块400和第二保护模块500，第一保护模块400和第二保护模块500接收到控制模块300的信息后，分别采集自身的零序电流，并根据零序电流的变化规律与接地模块200阻值的变化规律的关系控制对应的开关动作，第二保护模块500在第三开关单元L4动作完成后生成动作信号。

当第一保护模块400的零序电流的变化规律与接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第二动作信号，则确定母线100或主变T1支路或第一保护模块400支路发生接地故障，第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障；当第一保护模块400的零序电流的变化规律与接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第三动作信号，则确定本系统第二保护模块500对应的间隔发生接地故障，第三开关单元L4未断开，第二保护模块500未将故障切除，此时第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障；

当第一保护模块400的零序电流的变化规律与接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第一动作信号且第二保护模块500的零序电流大于第一电流设定值，则确定系统第二保护模块500对应的间隔发生接地故障，第三开关单元L4已断开但开关断开后故障依然存在，此时第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障。

当控制模块300采集分段开关L1、第一运行系统001的第一开关单元L2、第一运行系统001的第二开关单元L3、第二运行系统002的第一开关单元L2以及第二运行系统002的第二开关单元L3的位置信息后，确定第一运行系统001和第二运行系统002均以方式一并列运行，即第一运行系统001的主变T1和第一保护模块400经本母线与第二运行系统002的主变T1和第一保护模块400一起并列运行，任一系统的控制模块300获取到系统的零序电压大于设定的电压阈值时，说明系统出现接地故障，当经过第一设定时间后，零序电压依然大于设定的电压阈值时，说明接地故障没有被切除，此时第一运行系统001的控制模块300和第二运行系统002的控制模块300分别控制各自系统的接地模块200的阻值先递减再递增，各运行系统的控制模块300将本运行系统的接地模块200阻值的变化及变化时对应的时间通过网络传输至本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500，本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500接收到控制模块300的信息后，分别采集自身的零序电流，并根据零序电流的变化规律与本运行系统的接地模块200阻值的变化规律的关系控制对应的开关动作，本运行系统的第二保护模块500在第三开关单元L4动作完成后生成动作信号。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到本运行系统的第二保护模块500的动作信号为第二动作信号，则确定某一运行系统的母线100或主变T1支路或第一保护模块400支路发生接地故障，控制模块300控制分段开关L1断开，并经设定可整定时间后，第一保护模块400获取其零序电流值，当第一保护模块400的零序电流小于或等于第二电流设定值时，确定接地故障发生在另一运行系统，本系统的第一开关单元L2和第二开关单元L3不动作；当第一保护模块400的零序电流大于第二电流设定值时，确定接地故障发生在本运行系统，第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第三动作信号，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障并未断开第三开关单元L4将故障切除，此时，发出第三动作信号的运行系统的第一保护模块400控制本系统的第一关单元L2、本系统的第二开关单元L3、分段开关L1断开，未发出第三动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第一动作信号且第一保护模块400的零序电流大于第一电流设定值的50％，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障，第三开关单元L4已断开但开关断开后故障依然存在，此时，发出第一动作信号且零序电流值大于第一电流设定值50％的运行系统的第一保护模块400控制本系统的第一关单元L2、本系统的第二开关单元L3、分段开关L1断开，未发出第一动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作。

当控制模块300采集分段开关L1、第一运行系统001的第一开关单元L2、第一运行系统001的第二开关单元L3、第二运行系统002的第一开关单元L2以及第二运行系统002的第二开关单元L3的位置信息后，确定第一运行系统001以方式二、第二运行系统002以方式一一起并列运行，即第一运行系统001的第一保护模块400经母线与第二运行系统002的主变T1和第二运行系统002的第一保护模块400一起并列运行，任一运行系统的控制模块300获取到系统的零序电压大于设定的电压阈值时，说明系统出现接地故障，当经过第一设定时间后，零序电压依然大于设定的电压阈值时，说明接地故障没有被切除，此时第一运行系统001的控制模块300和第二运行系统002的控制模块300分别控制各自系统的接地模块200的阻值先递减再递增，各运行系统的控制模块300将本系统的接地模块200阻值的变化及变化时对应的时间通过网络传输至本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500，本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500接收到本运行系统的控制模块300的信息后，分别采集自身的零序电流，并根据零序电流的变化规律与本运行系统的接地模块200阻值的变化规律的关系控制对应的开关动作，本运行系统的第二保护模块500的第三开关单元L4动作完成后生成动作信号。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到本运行系统的第二保护模块500的动作信号为第二动作信号，则确定某一运行系统的母线或主变T1支路或第一保护模块400支路发生接地故障，第一运行系统001的控制模块300控制分段开关L1和第一开关单元L2断开，第二运行系统002的控制模块300控制分段开关L1断开并经设定可整定时间后，第二运行系统002的第一保护模块400获取其零序电流值，当第二运行系统002的第一保护模块400的零序电流小于或等于第二电流设定值时，确定接地故障发生在第一运行系统，第二运行系统002的第一开关单元L2和第二开关单元L3不动作；当第二运行系统002的第一保护模块400的零序电流大于第二电流设定值时，确定接地故障发生在第二运行系统002，第二运行系统002的第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第三动作信号，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障并未断开第三开关单元L4将故障切除，此时，发出第三动作信号的运行系统的第一保护模块400控制第一关单元L2、第二开关单元L3、分段开关L1断开(如果第一运行系统001的第二保护模块500发出第三动作信号，第一运行系统001的第一保护模块400仅控制本系统的第一开关单元L2和分段开关L1断开即可)，未发出第三动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作(如果第一运行系统001的第二保护模块500未发出第三动作信号，第一运行系统001的第一开关单元L2不动作)。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第一动作信号且第一保护模块400的零序电流大于第一电流设定值的50％，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障，第三开关单元L4已断开但开关断开后故障依然存在，此时，发出第一动作信号且零序电流值大于第一电流设定值50％的运行系统的第一保护模块400控制第一关单元L2、第二开关单元L3、分段开关L1断开(如果第一运行系统001的第二保护模块500发出第一动作信号且零序电流值大于第一电流设定值50％，第一运行系统001的第一保护模块400仅控制本系统的第一开关单元L2和分段开关L1断开即可)，未发出第一动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作(如果第一运行系统001的第二保护模块500未发出第一动作信号，第一运行系统001的第一开关单元L2不动作)。

当控制模块300采集分段开关L1、第一运行系统001的第一开关单元L2、第一运行系统001的第二开关单元L3、第二运行系统002的第一开关单元L2以及第二运行系统002的第二开关单元L3的位置信息后，确定第一运行系统001以方式一、第二运行系统002以方式二一起并列运行，即第一运行系统001的第一保护模块400和主变T1经母线与第二运行系统002的第一保护模块400一起并列运行，任一运行系统的控制模块300获取到系统的零序电压大于设定的电压阈值时，说明系统出现接地故障，当经过第一设定时间后，零序电压依然大于设定的电压阈值时，说明接地故障没有被切除，此时第一运行系统001的控制模块300和第二运行系统002的控制模块300分别控制各自系统的接地模块200的阻值先递减再递增，各运行系统的控制模块300将本运行系统的接地模块200阻值的变化及变化时对应的时间通过网络传输至本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500，本运行系统的第一保护模块400和本运行系统的第二保护模块500接收到本运行系统的控制模块300的信息后，分别采集自身的零序电流，并根据零序电流的变化规律与本运行系统的接地模块200阻值的变化规律的关系控制对应的开关动作，本运行系统的第二保护模块500的第三开关单元L4动作完成后生成动作信号。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到本运行系统的第二保护模块500的动作信号为第二动作信号，则确定某一运行系统的母线或主变T1支路或第一保护模块400支路发生接地故障，第二运行系统002的控制模块300控制分段开关L1和第二运行系统002的第一开关单元L2断开，第一运行系统001的控制模块300控制分段开关L1断开并经设定可整定时间后，第一运行系统001的第一保护模块400获取其零序电流值，当第一运行系统001的第一保护模块400的零序电流小于或等于第二电流设定值时，确定接地故障发生在第二运行系统002，第一运行系统001的第一开关单元L2和第二开关单元L3不动作；当第一运行系统001的第一保护模块400的零序电流大于第二电流设定值时，确定接地故障发生在第一运行系统001，第一运行系统001的第一保护模块400控制第一开关单元L2和第二开关单元L3断开，切除故障。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第本运行系统的二保护模块500的动作信号为第三动作信号，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障并未断开第三开关单元L4将故障切除，此时，发出第三动作信号的运行系统的第一保护模块400控制第一关单元L2、第二开关单元L3、分段开关L1断开(如果第二运行系统002的第二保护模块500发出第三动作信号，第二运行系统002的第一保护模块400仅控制本系统的第一开关单元L2和分段开关L1断开即可)，未发出第三动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作(如果第二运行系统002的第二保护模块500未发出第三动作信号，第二运行系统002的第一开关单元L2不动作)。当某一运行系统的第一保护模块400的零序电流的变化规律与自身运行系统的接地模块200的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到第二保护模块500的动作信号为第一动作信号且第一保护模块400的零序电流大于第一电流设定值的50％，则确定第二保护模块500对应的间隔发生接地故障，第三开关单元L4已断开但开关断开后故障依然存在，此时，发出第一动作信号且零序电流值大于第一电流设定值50％的运行系统的第一保护模块400控制第一关单元L2、第二开关单元L3、分段开关L1断开(如果第二运行系统002的第二保护模块500发出第一动作信号且零序电流值大于第一电流设定值50％，第二运行系统002的第一保护模块400仅控制本系统的第一开关单元L2和分段开关L1断开即可)，未发出第一动作信号的运行系统的第一关单元L2、第二开关单元L3不动作(如果第二运行系统002的第二保护模块500未发出第一动作信号，第二运行系统002的第一开关单元L2不动作)。

其中，本实施例中第一设定时间、第二设定时间和第三设定时间、电压阈值、电流整定值、第一电流设定值、第二电流设定值均可根据需求设定。

本实施例提供的电阻接地系统的控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式传输至第一保护模块和第二保护模块，控制模块还根据零序电压生成控制信号，接地模块根据控制信号控制接地模块的阻值按规律变化并将接地模块的阻值变化信息发送至第一保护模块和第二保护模块，第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号，第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。第一保护模块和第二保护模块在系统发生接地故障时，可以控制相应的开关单元动作将故障切除，保证系统的安全运行，同时，现有技术大多设定一电流整定值，当采集的系统零序电流大于设定的电流整定值时则认为有接地故障发生，而对于有接地故障发生但零序电流较小的情况极易导致保护拒动，本实施例的电阻接地系统利用零序电流与接地模块阻值的变化规律的关系确定是否有故障发生，相较于单纯靠零序电流与设定的电流整定值的大小关系确定是否存在接地故障而言，本方案在存在接地故障且零序电流较小时，系统也能动作将故障切除，本电阻接地系统灵敏度更高。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种电阻接地系统的结构示意图，参考图3，可选的，接地模块200包括第一阻抗单元210、第二阻抗单元220、第三阻抗单元230和第四阻抗单元240；

第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230之间并联连接，第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230并联连接后的第一端与第一开关单元L2电连接，第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230并联连接后的第二端与第四阻抗单元240的第一端电连接，第四阻抗单元240的第二端接地。

第一阻抗单元210、第二阻抗单元220、第四阻抗单元230均具备阻值，通过控制第一阻抗单元210、第二阻抗单元220、第三阻抗单元230和第四阻抗单元240的通断可以控制接地模块200的阻值呈规律性变化。

继续参考图3，可选的，第一阻抗单元210包括第一开关Q1和第一电阻R1；第二阻抗单元220包括第二开关Q2和第二电阻R2；第三阻抗单元230包括第三电阻R3和第三开关Q3；

第一开关Q1的一端与第一保护模块400电连接，第一开关Q1的另一端与第一电阻R1的一端电连接，第一电阻R1的另一端与第四阻抗单元240的第一端电连接；

第二开关Q2的一端与第一保护模块400电连接，第二开关Q2的另一端与第二电阻R2的一端电连接，第二电阻R2的另一端与第四阻抗单元240的第一端电连接；

第三开关Q3的一端与第一保护模块400电连接，第三开关Q3的另一端与第三电阻R3的一端电连接，第三电阻R3的另一端与第四阻抗单元240的第一端电连接；

第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3的公共端作为第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230并联连接后的第一端，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的公共端作为第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230并联连接后的第二端。

继续参考图3，可选的，第一电阻R1的阻值等于第二电阻R2的阻值，且第一电阻R1和第二电阻R2的阻值为第四阻抗单元240的阻值的2倍。

第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3可以为断路器，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四阻抗单元240的电阻阻值可以根据接地模块200所接系统的电压决定。示例性的，第一电阻R1阻值为8欧，第二电阻R2阻值为8欧，第三电阻R3阻值为0欧，第四阻抗单元240的阻值为4欧，在其他实施例中，第一电阻R1阻值为10欧，第二电阻R2阻值为10欧，第三电阻R3阻值为0欧，第四阻抗单元240的阻值为5欧。

以第一电阻R1阻值为8欧、第二电阻R2阻值为8欧、第三电阻R3阻值为0欧、第四阻抗单元240的阻值为4欧为例，当仅第一开关Q1位于合位时，接地模块200阻值为12欧；当仅第一开关Q1和第二开关Q2位于合位时，接地模块200阻值为8欧，当第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3均位于合位时，接地模块200阻值为4欧。通过控制第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3的通断可以使得接地模块200的阻值呈规律性变化，例如可以使接地模块200的阻值从12欧递减到8欧再递减到4欧再递增到12欧。

继续参考图3，可选的，第一保护模块400还包括接地变压器T2和第一电流采集单元410，第二保护模块500还包括第二电流采集单元510；

接地变压器T2的一端与第一开关单元L2电连接，接地变压器T2的另一端与第一阻抗单元210、第二阻抗单元220和第三阻抗单元230并联连接后的第一端电连接；

第一电流采集单元410的一端与第四阻抗单元240的第二端电连接，第一电流采集单元410的另一端接地，第一电流采集单元410用于采集第一保护模块400的电流；

第二电流采集单元510设置于对应的间隔的线路上。

第一电流采集单元410和第二电流采集单元510均可以为电流互感器，第一电流采集单元410用于采集第一保护模块400所在线路的零序电流，第二电流采集单元510用于采集第二保护模块500所属间隔的线路上的零序电流。

继续参考图3，可选的，运行系统还包括电压采集模块PT，电压采集模块PT分别与控制模块300和母线100电连接，用于采集运行系统的零序电压。

电压采集模块PT可以为电压互感器，电压互感器可以采集系统的零序电压。

本实施例的技术方案，在控制接地电阻的阻值按规律递减时，在每次递减时控制一个开关即可完成递减操作，使得控制方式更为简单、便捷。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种电阻接地系统的控制方法的流程图，本实施例可适用于对电力运行系统进行控制以将接地故障切除的情况，该方法可以由上述任一实施例的电阻接地系统来执行，该电阻接地系统的控制方法具体包括如下步骤：

S10：控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

S20：控制模块根据零序电压生成控制信号；

S30：接地模块根据控制信号控制自身阻值的变化；

S40：第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号；第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值、第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。

本实施例的电阻接地系统的控制方法通过控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并将运行方式传输至第一保护模块和第二保护模块，控制模块根据控制信号控制接地模块的阻值按规律变化并将接地模块的阻值变化信息发送至第一保护模块和第二保护模块，第二保护模块采集自身零序电流并根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号，第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系、运行方式、动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制第一开关单元、第二开关单元和分段开关动作。第一保护模块和第二保护模块在系统发生接地故障时，可以控制相应的开关单元动作将故障切除，保证系统的安全运行，同时，现有技术大多设定一电流整定值，当采集的系统零序电流大于设定的电流整定值时则认为有接地故障发生，而对于有接地故障发生但零序电流较小的情况极易导致保护拒动，本实施例的电阻接地系统的控制方法利用零序电流与接地模块阻值的变化规律的关系确定是否有故障发生，相较于单纯靠零序电流与设定的电流整定值的大小关系确定是否存在故障而言，本方案在存在接地故障且零序电流较小，小于设定的电流整定值时，系统也能动作将故障切除，本电阻接地系统的控制方法灵敏度更高。

实施例四

本发明实施例四提供了一种电阻接地系统的控制方法，可选的，该电阻接地系统的控制方法具体包括如下步骤：

步骤一：控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据位置信息确定系统的运行方式并；将运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

当第一开关单元在合位、第二开关单元在合位、连接控制模块所属运行系统任一相邻的运行系统的分段开关在分位时，确定运行系统为独立运行方式；

当连接控制模块所属运行系统任一相邻的运行系统的分段开关在合位，确定运行系统为并列运行方式。

步骤二：控制模块根据零序电压生成控制信号；

步骤三：在零序电压大于预设电压阈值时，控制模块生成阻值变化控制信号；

接地模块根据阻值变化控制信号控制自身阻值按照预设规律变化。

步骤四：当第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系匹配时，第二保护模块控制第三开关单元断开并生成第一动作信号；

当第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系不匹配时，第二保护模块控制第三开关单元不动作并生成第二动作信号；

在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为独立运行方式的条件下，当动作信号为第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值，或动作信号为第二动作信号或第三动作信号时，第一保护模块控制第一开关单元和第二开关单元均断开；

第三动作信号为当第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律的关系匹配且第三开关单元不动作时生成的信号；

在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为并列运行方式的条件下，当动作信号为第二动作信号时，分段开关断开，并经设定时间后，第一保护模块的零序电流小于第二电流设定值，第一保护模块控制第一开关单元和/或第二开关单元不动作；

在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为并列运行方式的条件下，动作信号为第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值的50％或动作信号为第三动作信号时，第一保护模块控制第一开关单元和/或第二开关单元断开。

本实施例的电阻接地系统的控制方法，第二开关模块生成第一动作信号、第一动作信号和第三动作信号，在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为独立运行方式的条件下，当动作信号为第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值，或动作信号为第二动作信号或第三动作信号时，第一保护模块控制第一开关单元和第二开关单元均断开，将故障切除。在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为并列运行方式的条件下，当动作信号为第二动作信号时，分段开关断开，并经设定时间后，第一保护模块的零序电流小于第二电流设定值，第一保护模块控制第一开关单元和/或第二开关单元不动作；在第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与接地模块阻值的变化规律匹配、运行方式为并列运行方式的条件下，动作信号为第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值的50％或动作信号为第三动作信号时，第一保护模块控制第一开关单元和/或第二开关单元断开，将故障切除。本实施例的电阻接地系统的控制方法利用零序电流与接地模块阻值的变化规律的关系确定是否有故障发生，相较于单纯靠零序电流与设定的电流整定值的大小关系确定是否存在故障而言，本方案在存在接地故障且零序电流较小，小于设定的电流整定值时，系统也能动作将故障切除，本电阻接地系统的控制方法灵敏度更高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种电阻接地系统，其特征在于，包括至少两个运行系统和连接相邻所述运行系统的分段开关，所述运行系统包括：母线、接地模块、控制模块、第一保护模块、至少一个间隔和设置于所述间隔的第二保护模块；所述第一保护模块包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元用于控制所述接地模块与所述母线的连接状态，所述第二开关单元用于控制所述母线与对应的主变的连接状态；所述第二保护模块包括第三开关单元；

在任一所述运行系统中，所述控制模块分别与所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述分段开关连接，用于采集所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述分段开关的位置信息，根据所述位置信息确定系统的运行方式并将所述运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

所述控制模块与所述接地模块电连接，用于根据零序电压生成控制信号；所述接地模块用于根据所述控制信号控制自身阻值的变化；

所述第二保护模块用于根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系控制所述第三开关单元动作并生成动作信号；

所述第一保护模块用于根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系、所述运行方式、所述动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述分段开关动作；

所述第一保护模块，具体用于当所述第一保护模块的零序电流的变化规律与所述接地模块的阻值的变化规律匹配时，在第三设定时间后经通信网络收到所述第二保护模块的动作信号为第一动作信号且所述第二保护模块的零序电流大于第一电流设定值，则确定所述第二保护模块对应的间隔发生接地故障，所述第三开关单元已断开但开关断开后故障依然存在，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和所述第二开关单元断开，切除故障；

当任一系统的所述第一保护模块的零序电流的变化规律与自身运行系统的所述接地模块的阻值的变化规律匹配时，同时在第三设定时间后经通信网络收到本运行系统的所述第二保护模块的动作信号为第二动作信号，则任一运行系统的母线或主变支路或所述第一保护模块支路发生接地故障，控制模块控制所述分段开关断开，经设定整定时间后，所述第一保护模块获取其零序电流值，当所述第一保护模块的零序电流小于或等于第二电流设定值时，接地故障发生在另一运行系统，本系统的所述第一开关单元和所述第二开关单元不动作；当所述第一保护模块的零序电流大于第二电流设定值时，接地故障发生在本运行系统，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和所述第二开关单元断开，切除故障。

2.根据权利要求1所述的电阻接地系统，其特征在于，所述接地模块包括第一阻抗单元、第二阻抗单元、第三阻抗单元和第四阻抗单元；

所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元之间并联连接，所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元并联连接后的第一端与第一开关单元电连接，所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元并联连接后的第二端与所述第四阻抗单元的第一端电连接，所述第四阻抗单元的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的电阻接地系统，其特征在于，所述第一阻抗单元包括第一开关和第一电阻；所述第二阻抗单元包括第二开关和第二电阻；所述第三阻抗单元包括第三电阻和第三开关；

所述第一开关的一端与所述第一保护模块电连接，所述第一开关的另一端与所述第一电阻的一端电连接，所述第一电阻的另一端与所述第四阻抗单元的第一端电连接；

所述第二开关的一端与所述第一保护模块电连接，所述第二开关的另一端与所述第二电阻的一端电连接，所述第二电阻的另一端与所述第四阻抗单元的第一端电连接；

所述第三开关的一端与所述第一保护模块电连接，所述第三开关的另一端与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述第四阻抗单元的第一端电连接；

所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的公共端作为所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元并联连接后的第一端，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的公共端作为所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元并联连接后的第二端。

4.根据权利要求3所述的电阻接地系统，其特征在于，所述第一电阻的阻值等于第二电阻的阻值，且所述第一电阻和第二电阻的阻值为所述第四阻抗单元的阻值的2倍。

5.根据权利要求3所述的电阻接地系统，其特征在于，所述第一保护模块还包括接地变压器和第一电流采集单元，所述第二保护模块还包括第二电流采集单元；

所述接地变压器的一端与所述第一开关单元电连接，所述接地变压器的另一端与所述第一阻抗单元、所述第二阻抗单元和所述第三阻抗单元并联连接后的第一端电连接；

所述第一电流采集单元的一端与所述第四阻抗单元的第二端电连接，所述第一电流采集单元的另一端接地，所述第一电流采集单元用于采集第一保护模块的电流；

所述第二电流采集单元设置于对应的所述间隔的线路上。

6.根据权利要求1所述的电阻接地系统，其特征在于，所述运行系统还包括电压采集模块，所述电压采集模块分别与所述控制模块和所述母线电连接，用于采集所述运行系统的零序电压。

7.一种电阻接地系统的控制方法，其特征在于，所述电阻接地系统包括：至少两个运行系统和连接相邻运行系统的分段开关，运行系统包括：母线、接地模块、控制模块、第一保护模块、至少一个间隔和设置于间隔的第二保护模块；第一保护模块包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元用于控制接地模块与母线的连接状态，第二开关单元用于控制母线与对应的主变的连接状态；第二保护模块包括第三开关单元，所述方法包括：

控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据所述位置信息确定系统的运行方式并将所述运行方式发送至第一保护模块、第二保护模块和相邻运行系统的控制模块；

控制模块根据零序电压生成控制信号；

接地模块根据所述控制信号控制自身阻值的变化；

所述第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系控制第三开关单元动作并生成动作信号；

所述第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系、所述运行方式、所述动作信号、第一电流设定值、第二电流设定值控制所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述分段开关动作；

当所述第一保护模块的零序电流的变化规律与所述接地模块的阻值的变化规律匹配时，在第三设定时间后经通信网络收到所述第二保护模块的动作信号为第一动作信号且所述第二保护模块的零序电流大于第一电流设定值，则系统所述第二保护模块对应的间隔发生接地故障，所述第三开关单元已断开但开关断开后故障依然存在，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和所述第二开关单元断开，切除故障；

当任一运行系统的所述第一保护模块的零序电流的变化规律与自身运行系统的所述接地模块的阻值的变化规律匹配时，在第三设定时间后经通信网络收到本运行系统的所述第二保护模块的动作信号为第二动作信号，则任一运行系统的母线或主变支路或所述第一保护模块支路发生接地故障，所述控制模块控制所述分段开关断开，经设定整定时间后，所述第一保护模块获取其零序电流值，当所述第一保护模块的零序电流小于或等于第二电流设定值时，接地故障发生在另一运行系统，本系统的所述第一开关单元和所述第二开关单元不动作；当所述第一保护模块的零序电流大于第二电流设定值时，接地故障发生在本运行系统，所述第一保护模块控所述第一开关单元和所述第二开关单元断开，切除故障。

8.根据权利要求7所述的电阻接地系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块根据零序电压生成控制信号，包括：在所述零序电压大于预设电压阈值时，所述控制模块生成阻值变化控制信号；

接地模块根据所述阻值变化控制信号控制自身阻值按照预设规律变化。

9.根据权利要求7所述的电阻接地系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块采集第一开关单元、第二开关单元和分段开关的位置信息，根据所述位置信息确定系统的运行方式包括：

当所述第一开关单元在合位、所述第二开关单元在合位、连接所述控制模块所属运行系统任一相邻的所述运行系统的所述分段开关在分位时，确定运行系统为独立运行方式；

当连接所述控制模块所属运行系统任一相邻的所述运行系统的所述分段开关在合位，确定运行系统为并列运行方式。

10.根据权利要求9所述的电阻接地系统的控制方法，其特征在于，所述第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系控制所述第三开关单元动作并生成动作信号包括：

当所述第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系匹配时，所述第二保护模块控制第三开关单元断开并生成第一动作信号；

当所述第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系不匹配时，所述第二保护模块控制第三开关单元不动作并生成第二动作信号。

11.根据权利要求10所述的电阻接地系统的控制方法，其特征在于，所述第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系、所述运行方式、 所述动作信号、第一电流设定值以及第二电流设定值控制所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述分段开关动作包括：

在所述第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律匹配、所述运行方式为独立运行方式的条件下，当所述动作信号为所述第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值，或所述动作信号为第二动作信号或第三动作信号时，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和所述第二开关单元均断开；

所述第三动作信号为当所述第二保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律的关系匹配且所述第三开关单元不动作时生成的信号；

在所述第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律匹配、所述运行方式为并列运行方式的条件下，当所述动作信号为第二动作信号时，所述分段开关断开，并经设定时间后，所述第一保护模块的零序电流小于第二电流设定值，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和/或所述第二开关单元不动作；

在所述第一保护模块根据自身零序电流的变化规律与所述接地模块阻值的变化规律匹配、所述运行方式为并列运行方式的条件下，所述动作信号为所述第一动作信号且第一保护模块的零序电流大于第一电流设定值的50％或所述动作信号为所述第三动作信号时，所述第一保护模块控制所述第一开关单元和/或所述第二开关单元断开。

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