CN113097983A - 一种零序保护方法、装置及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种零序保护方法、装置与介质，其中该方法首先获取目标设备的额定电流以及目标设备回路对地的电容电流，然后在目标设备的额定电流较小时，按照躲过目标设备回路对地的电容电流设置零序电流保护定值，即按照常规的零序保护整定方法设置；在目标设备的额定电流较大时，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，可以避免中性点低电阻接地系统中没有配置专用零序电流互感器时对大容量电机和变压器送电时零序保护容易动作跳闸的情况，有效保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

Description

一种零序保护方法、装置及介质

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种零序保护方法、装置及介质。

背景技术

在现代电力系统中，6～35kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点低电阻接地方式。输电线路发生接地短路，将产生很大的零序电流，利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。

目前，主要是通过在电缆线路上采用专门的零序电流互感器来实现接地保护，零序电流互感器内穿过三根相线，正常情况下，三相线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流；故障情况下，三相线的向量和不为零，零序电流互感器中的零序电流一旦达到设定值，则保护动作跳闸。然而在中性点低电阻接地系统中，有时并没有配置专用的零序电流互感器，而是通过在A、B、C三相线路上连接相电流互感器，把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，然后外接回路(三相电流叠加)合成零序电流后送入继电保护装置来实现零序电流保护，由于相电流互感器在电流较大时产生的偏差也较大，而电机启动以及变压器投入时会产生一定的启动电流和励磁涌流，在大容量电机和变压器回路送电时，三相偏差叠加出现了零序保护动作的情况，导致送电不成功。

为保证输电线路零序保护在故障时能够正确可靠发出跳闸命令，送电正常时能够可靠不误动，需要对输电线路的零序保护方法进行全面分析研究，提出可靠性更高的保护方法。

发明内容

本申请的目的是提供一种零序保护方法、装置及介质，避免电机或者变压器送电时发生零序保护动作跳闸，保证输电线路零序保护在故障时能够正确可靠发出跳闸命令，送电正常时能够可靠不误动。

为解决上述技术问题，本申请提供一种零序保护方法，包括：

获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流；

在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定；

在所述目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

优选地，所述目标设备具体为电机，则所述在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定之后，还包括：

判断电机启动时间是否结束；

若是，则按照躲过电机回路的电容电流设定所述零序电流保护定值。

优选地，所述目标设备具体为变压器，则所述在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定之后，还包括：

判断变压器励磁涌流时间是否结束；

若是，则按照躲过变压器回路的电容电流设定所述零序电流保护定值。

优选地，所述按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述目标设备回路的4至5倍电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

优选地，所述目标设备具体为电机，则所述按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述电机的0.3至0.5倍额定电流对所述零序电流保护定值进行整定。

优选地，所述目标设备具体为变压器，则所述按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述变压器的0.1至0.3倍额定电流对所述零序电流保护定值进行整定。

优选地，还包括：

跟踪零序保护动作；

依据所述零序保护动作更新所述零序电流保护定值。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种零序保护装置，包括：

获取模块，用于获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流；

第一整定模块，用于在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定；

第二整定模块，用于在所述目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种零序保护装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如所述的零序保护方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的零序保护方法的步骤。

本申请所提供的零序保护方法，首先获取目标设备的额定电流以及目标设备回路对地的电容电流，然后在目标设备的额定电流较小时，按照躲过目标设备回路对地的电容电流设置零序电流保护定值，即按照常规的零序保护整定方法设置；在目标设备的额定电流较大时，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，可以避免中性点低电阻接地系统中没有配置专用零序电流互感器时对大容量电机和变压器送电时零序保护容易动作跳闸的情况，有效保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

此外，本申请所提供的零序保护装置与介质与上述方法对应，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种零序保护方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种零序保护装置的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的零序保护装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

目前，主要是通过在电缆线路上采用专门的零序电流互感器来实现接地保护，零序电流互感器内穿过三根相线，零序电流互感器检测到的电流为一次电流的叠加，正常情况下，三相线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流；故障情况下，三相线的向量和不为零，零序电流互感器中的零序电流一旦达到设定值，则保护动作跳闸。然而在中性点低电阻接地系统中，有时并没有配置专用的零序电流互感器，而是通过在A、B、C三相线路上连接相电流互感器，把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，然后外接回路(三相电流叠加)合成零序电流后送入继电保护装置来实现零序电流保护，由于相电流互感器在电流较大时产生的偏差也较大，而电机启动以及变压器投入时会产生一定的启动电流和励磁涌流，在大容量电机和变压器回路送电时，三相偏差叠加出现了零序保护动作的情况，导致送电不成功。

鉴于上述现有技术，本申请提供一种零序保护方法、装置及介质，避免电机或者变压器送电时发生零序保护动作跳闸，保证输电线路零序保护在故障时能够正确可靠发出跳闸命令，送电正常时能够可靠不误动。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种零序保护方法的流程图，该方法包括：

S10：获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流。

需要说明的是，电气设备输出额定功率时，电源电路流过的电流称为额定电流，单位是A(安培)。电气设备的额定电流是指在额定环境条件(环境温度、日照、海拔、安装条件等)下，电气设备的长期连续工作时允许电流。用电器工作时电流不应超过它的额定电流。

近几年来两网改造，使得配电网中输电线路的电容电流有很大的增加，如不采取有效措施，将危及配电网的安全运行。电容电流又叫位移电流，不同于电荷定向移动形成的电流，并没有真的从故障点流向大地，是由于电容充放电引起的等效电流。对于交流电，因为电流是不断变化的，这种等效电流也就始终存在，故障点和大地相当于电容的两极，由于感应不断有充放电现象存在，相当于有电流流过。

可以理解，目标设备(例如电机)的额定电流可以根据额定功率、额定电压、功率因数、电机效率等参数计算，其中，上述参数均标示于电机铭牌。

S11：在目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定。

可以理解，电气设备刚接通电源时，定子绕组通过的电流叫起动电流。当电流刚接通时，定子绕组即产生旋转磁场，由于转子尚未转动，定子磁场与转子之间的相对运动速度最大，转子绕组以最大速度切割定子绕组的旋转磁场，于是转子中产生最大的感应电流，感应电流又通过气隙磁场的感应作用，使定子绕组的电流增大。因此电气设备的起动电流可达到额定电流的6倍～9倍。因此当目标设备的额定电流较大时，其启动过程中的起动电流也更大，可能会在送电时发生零序保护动作跳闸。

本实施例中，对于预设阈值的具体数值不作限定，可以根据实际情况具体设定。通常情况下，零序电流保护定值设置为目标设备回路的4至5倍电容电流，当电机额定电流的30％或变压器额定电流的10％高于常规零序保护整定方法设置的定值时，电机及变压器回路零序保护定值按不低于电机额定电流的30％或变压器额定电流的10％进行整定。即目标设备具体为电机时，预设比例设置为30％，目标设备具体为变压器时，预设比例设置为10％。

S12：在目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过目标设备回路的电容电流对零序电流保护定值进行整定。

本实施例中，当目标设备的额定电流较小时，即当电机额定电流的30％或变压器额定电流的10％不高于常规零序保护整定方法设置的定值时，就按常规零序保护整定方法设置定值，即按照躲过目标设备回路的电容电流对零序电流保护定值进行整定，可以理解，零序电流保护定值设置为电容电流的一倍以上即可满足需求，实际应用中，零序电流保护定值设定的越小，保护效果越好，但是若将零序电流保护定值设定的太小，则可能会使得继电保护装置误动，保护不可靠。

因此，按照躲过目标设备回路的电容电流对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照目标设备回路的4至5倍电容电流对零序电流保护定值进行整定。

本实施例中，根据实验数据得出，当零序电流保护定值设置为目标设备回路的4至5倍电容电流时，零序保护效果最佳。

本申请所提供的零序保护方法，首先获取目标设备的额定电流以及目标设备回路对地的电容电流，然后在目标设备的额定电流较小时，按照躲过目标设备回路对地的电容电流设置零序电流保护定值，即按照常规的零序保护整定方法设置；在目标设备的额定电流较大时，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，可以避免中性点低电阻接地系统中没有配置专用零序电流互感器时对大容量电机和变压器送电时零序保护容易动作跳闸的情况，有效保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

若一直按不低于电机额定电流的30％对零序电流保护定值进行整定，当电气启动时间结束后，电流趋于平稳，零序保护效果不好。因此，在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施例，目标设备具体为电机，则在S11之后，还包括：

判断电机启动时间是否结束；

若是，则按照躲过电机回路的电容电流设定零序电流保护定值。

本实施例中，以10kV低电阻系统一台2800kW电机为例进行说明，相电流互感器变比为300/5，电机额定电流为210A，电容电流为12A。

常规零序保护整定方法设置的定值按不低于该回路4至5倍电容电流进行整定，即按48A～60A进行整定，电机额定电流的30％为63A，63A＞48A～60A，因此不按常规零序保护整定方法设置定值，电机回路零序保护可设置两段零序电流保护，第一段零序电流保护定值按不低于电机额定电流的30％进行整定(即按不低于63A进行整定)，在电机送电过程中投入，电机启动时间结束后退出；第二段零序电流保护定值按不低于电机回路4至5倍电容电流容进行整定(按48A～60A进行整定)，在电机送电正常后投入，即电机启动时间结束后投入。

进一步地，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照电机的0.3至0.5倍额定电流对零序电流保护定值进行整定。

本实施例中，第一段零序电流保护定值的整定范围可为0.3～0.5倍的额定电流，第一段零序电流保护定值在电机送电过程中自动或手动投入，电机启动时间起动电流结束后退出，具体可设置外部开入控制其投退，可以理解，还可以设置一定时长的保护开放时间，开放时间应大于电机启动时间，开放时间的整定范围可为20S～100S，第二段零序电流保护定值在电机送电正常后自动或手动投入，即电机启动时间结束后自动或手动投入，具体可设置外部开入控制其投退，还可以可设置一定时长的保护闭锁时间，闭锁时间应大于电机启动时间，闭锁时间的整定范围可为20S～100S，在检测到电机回路有电流时开始计时。

若一直按不低于变压器额定电流的10％对零序电流保护定值进行整定，当变压器励磁涌流时间结束后，电流趋于平稳，零序保护效果不好。因此，在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施例，目标设备具体为变压器，则在S11之后，还包括：

判断变压器励磁涌流时间是否结束；

若是，则按照躲过变压器回路的电容电流设定零序电流保护定值。

进一步地，则按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照变压器的0.1至0.3倍额定电流对零序电流保护定值进行整定。

本实施例中，第一段零序电流保护定值的整定范围可为0.1～0.3倍的额定电流，第一段零序电流保护定值在变压器送电过程中自动或手动投入，变压器励磁涌流时间结束后退出，具体可设置外部开入控制其投退，可以理解，还可以设置一定时长的保护开放时间，开放时间应大于变压器励磁涌流时间，开放时间的整定范围可为20S～100S，第二段零序电流保护定值在变压器送电正常后自动或手动投入，即变压器励磁涌流时间结束后自动或手动投入，具体可设置外部开入控制其投退，还可以可设置一定时长的保护闭锁时间，闭锁时间应大于变压器励磁涌流持续时间，闭锁时间的整定范围可为20S～100S，在检测到变压器回路有电流时开始计时。

在上述实施例的基础上，还包括：

跟踪零序保护动作；

依据零序保护动作更新零序电流保护定值。

本实施例中，可以实时对零序保护动作进行跟踪，判断零序保护动作的及时性以及准确性，若出现保护不及时或者误动的情况，及时调整并更新零序电流保护定值，进一步保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

在上述实施例中，对于零序保护方法进行了详细描述，本申请还提供零序保护装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。

图2为本申请实施例提供的一种零序保护装置的结构示意图。如图2所示，基于功能模块的角度，该装置包括：

获取模块10，用于获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流；

第一整定模块11，用于在目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定；

第二整定模块12，用于在目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过目标设备回路的电容电流对零序电流保护定值进行整定。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请所提供的零序保护装置，首先获取目标设备的额定电流以及目标设备回路对地的电容电流，然后在目标设备的额定电流较小时，按照躲过目标设备回路对地的电容电流设置零序电流保护定值，即按照常规的零序保护整定方法设置；在目标设备的额定电流较大时，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，可以避免中性点低电阻接地系统中没有配置专用零序电流互感器时对大容量电机和变压器送电时零序保护容易动作跳闸的情况，有效保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

图3为本申请另一实施例提供的零序保护装置的结构图，如图3所示，基于硬件结构的角度，该装置包括：

存储器20，用于存储计算机程序；

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中零序保护方法的步骤。

其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是零序保护装置的内部存储单元。

处理器21在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行零序保护方法对应的程序等。

在一些实施例中，还可以包含有总线22可以是外设部件互连标准(peripheralcomponent interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industrystandard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对零序保护装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本申请实施例提供的零序保护装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：首先获取目标设备的额定电流以及目标设备回路对地的电容电流，然后在目标设备的额定电流较小时，按照躲过目标设备回路对地的电容电流设置零序电流保护定值，即按照常规的零序保护整定方法设置；在目标设备的额定电流较大时，按照躲过目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，可以避免中性点低电阻接地系统中没有配置专用零序电流互感器时对大容量电机和变压器送电时零序保护容易动作跳闸的情况，有效保障设备安全，降低岗位劳动强度，利于高效组织生产。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请所提供的零序保护方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种零序保护方法，其特征在于，包括：

获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流；

在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定；

在所述目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

2.如权利要求1所述的零序保护方法，其特征在于，所述目标设备具体为电机，则所述在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定之后，还包括：

判断电机启动时间是否结束；

若是，则按照躲过电机回路的电容电流设定所述零序电流保护定值。

3.如权利要求1所述的零序保护方法，其特征在于，所述目标设备具体为变压器，则所述在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定之后，还包括：

判断变压器励磁涌流时间是否结束；

若是，则按照躲过变压器回路的电容电流设定所述零序电流保护定值。

4.如权利要求1至3任一项所述的零序保护方法，其特征在于，所述按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述目标设备回路的4至5倍电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

5.如权利要求2所述的零序保护方法，其特征在于，所述目标设备具体为电机，则所述按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述电机的0.3至0.5倍额定电流对所述零序电流保护定值进行整定。

6.如权利要求3所述的零序保护方法，其特征在于，所述目标设备具体为变压器，则所述按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定，具体为：

按照所述变压器的0.1至0.3倍额定电流对所述零序电流保护定值进行整定。

7.如权利要求4所述的零序保护方法，其特征在于，还包括：

跟踪零序保护动作；

依据所述零序保护动作更新所述零序电流保护定值。

8.一种零序保护装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取目标设备的额定电流以及目标设备回路的电容电流；

第一整定模块，用于在所述目标设备的额定电流大于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备的额定电流的预设比例对零序电流保护定值进行整定；

第二整定模块，用于在所述目标设备的额定电流小于预设阈值的情况下，按照躲过所述目标设备回路的电容电流对所述零序电流保护定值进行整定。

9.一种零序保护装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的零序保护方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的零序保护方法的步骤。

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