CN113178850A - 一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法 - Google Patents

一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法 Download PDF

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Abstract

一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，属于配电网继电保护领域。传统剩余电流保护仅利用就地剩余电流信息，需要多级配合、易误动、灵敏度低。本发明提出一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，可基于配电物联网平台实现，在被保护区段上游装设保护装置，将所测剩余电流幅值与下游区段各检测点所测剩余电流幅值之和相减，将差值作为动作判据，实现漏电保护。一方面可充分与配电物联网技术结合，实现智能化、信息化的漏电保护；另一方面可有效克服下游不平衡泄漏电流等因素的影响，减少保护误动；另外，本发明所述方法不需延时配合，动作速度快；可设置较低的动作阈值，灵敏度高。

Description

一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法
技术领域
本发明提出一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，适用于低压配电网，属于配电网继电保护领域。
背景技术
作为电力系统的“最后一千米”，低压配电网具有设备种类繁多、覆盖区域广、用户参差不齐等特点，同时受施工水平和技术成本等方面限制，存在较多漏电故障风险。漏电故障是指由于绝缘损坏等原因引起的电流泄漏，包括人身触电和碰壳故障等。据国家统计局数据，全国年平均触电死亡约8000人，其中超过85％发生在低压配电网中，而美国年平均触电死亡400余人，爱尔兰约1人。中国平均每年发生火灾事故10万起，电气火灾比例约为30％，发达国家电气火灾比例仅为2％-3％。
传统低压配电网剩余电流保护装置(RCD)普遍采用幅值比较原理，即保护在剩余电流幅值超过整定阈值时动作，容易受线路老化、不平衡电容电流和漏电负载过多等因素的影响，造成系统正常运行时区段首端也可检测到一定的剩余电流，在其较大甚至超过保护整定值时，会引起保护误动，导致保护无法正常投运。以我国东南某市为例，其系统接地形式主要为TT接地系统，有台区公变12610台，总保安装12045台、安装率为95.52％，而实际投运的总保仅有2859台，投运率仅为23.74％，使整个系统失去大部分漏电保护功能，增加了电气火灾和人身触电隐患。因此，提出可靠性更高的保护方法势在必行。
为提高漏电保护的可靠性，国内外电力科研人员提出了改进的漏电保护方法。文献《自适应漏电保护技术及其应用》提出了自适应漏电保护技术，通过对漏电流的变化情况进行分析，利用浮动阈值实现自适应的漏电过电流保护，但效果有限；文献《新型鉴相鉴幅漏电继电器的研究》提出了鉴幅鉴相式漏电保护方法，综合利用剩余电流幅值和相位的变化判别漏电故障，可减少剩余电流过电流保护的动作死区，但其整定方式较为复杂，且易在负载或线路投切时误动；文献《基于剩余电流和漏电阻抗的漏电保护方法的研究》通过观察漏电阻抗实部的正负特征来区分漏电负载的投切，在理论上消除了投切负载或线路引起的保护误动，但直接测量漏电阻抗有困难。总体而言，低压配电网漏电故障及其保护问题日益突出，且现有漏电保护方法有待进一步改进。
配电物联网作为新时期电网建设的风向标，其高速发展与广泛应用为解决现有低压配电网保护问题提供了新机遇。配电物联网可提供剩余电流幅值实时测量、边缘计算、信息互联等必要技术条件，通过设备的即插即用和远程控制，实现更为智能化、信息化的漏电保护。
本专利依托配电物联网平台，利用多点剩余电流幅值信息作差反映漏电流的大小，实现漏电故障检测与保护，具有独特的优势，在下游区段泄漏电流较大、故障漏电电阻较高时仍然可以适用。本发明为低压配电网漏电保护技术研究提供了一个全新的思路，具有广泛的实际应用价值。
发明内容
本发明目的在于进一步提高低压配电网的漏电保护水平，基于对各区段剩余电流的分析，依托配电物联网平台，提出了一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法。
本发明的技术方案为：
a.在被保护区段上游及下游各分支口处安装智能监测终端，实时采集剩余电流幅值信息，并将所测信息传输至边缘计算终端；
b.边缘计算终端对智能监测终端上传的数据进行实时计算，得到被保护区段上游剩余电流幅值与其下游各监测点所测剩余电流幅值之和的差值IC，作为保护的动作判据；
c.边缘计算终端将IC与动作阈值Iset进行比较，若IC≥Iset，则判定被保护区段发生漏电故障，发出故障告警，反之则判定无故障发生；
d.边缘计算终端将故障信息回送至故障区段的智能监测终端，由其控制保护动作，切除故障区段。
上述方案中：
动作判据IC的计算公式为：
IC＝IP-IQ1-IQ2-…IQk (1)
式中，IP为被保护区段上游所测剩余电流幅值，k为下游监测点数量，IQ1～IQk为被保护区段下游各分支口处所测剩余电流幅值。
动作阈值Iset的整定公式为：
Iset＝KrelIZmax+Id (2)
式中，Krel为可靠系数，取2～3；IZmax为无故障时被保护区段泄漏电流最大值，取6mA～10mA；Id为直流偏置量，取10mA～20mA，因此Iset取22mA～50mA。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，主要解决的是传统漏电保护方法存在的动作速度慢、易误起动、灵敏度低的问题。一方面可充分与配电物联网技术结合，实现智能化、信息化的漏电保护；另一方面可有效克服下游区段不平衡泄漏电流等因素的影响，降低保护误动的可能性，提高保护装置的投用率；另外，本发明所述方法不需要多级保护延时配合，动作速度快，可避免因多级保护配合不当引起的越级跳闸问题；可设置较低的动作阈值，保护灵敏度高。
附图说明
图1为保护方法运行流程图；
图2为基于配电物联网平台的低压配电系统模型；
图3为附图2所示系统中L1发生1kΩ单相漏电故障时监测终端S1-S4所测剩余电流波形；
图4为附图2所示系统中L2发生1kΩ单相漏电故障时监测终端S1-S4所测剩余电流波形；
具体实施方式
本发明中的保护技术方案需要保护设备实现剩余电流幅值信息的采集与实时传递，并具有一定的计算能力，这可以借助配电物联网平台实现。
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的保护技术方案进行清楚、完整地描述。
1)系统架构
如图2所示基于配电物联网平台的低压配电系统模型，共有两条干线，五条分支线。智能监测终端安装在被保护区段上游及下游各分支口处，经通信网络与边缘计算终端实现信息交换。
2)仿真验证
结合图1所示方法运行流程，基于图2所示系统模型，分别设置区段L1、L2发生1000Ω的A相漏电故障，故障时刻为0.04s，验证上述方法的有效性。
a.在被保护区段L1上游及下游各分支口处安装智能监测终端，实时采集剩余电流幅值信息，并将所测信息传输至边缘计算终端，所测信息如表1所示，表中IP1-IP4为区段L1-L4上游所测剩余电流幅值；
表1不同情形下区段L1-L4上游剩余电流幅值
Tab.1 Amplitude of upstream residual current of section L1-L4 underdifferent conditions
Figure BDA0003061304840000031
b.边缘计算终端对智能监测终端上传的数据进行实时计算，得到L1上游剩余电流幅值与其下游各监测点所测剩余电流幅值之和的差值IC，作为保护的动作判据；由表1知：
无故障时IC＝103.6-49.0-15.4-34.0＝5.2mA，L1故障时IC＝318.9-48.9-15.4-34.1＝220.5mA，L2故障时IC＝309.1-254.6-15.4-34.0＝5.1mA；
c.边缘计算终端将IC与动作阈值Iset进行比较，无故障及L2故障时IC<Iset，系统判定L1无故障发生；区段L1漏电故障时有IC>Iset，系统判定L1发生漏电故障，发出故障告警；
d.系统判定区段L1发生漏电故障后，边缘计算终端将故障信息回送至故障区段的智能监测终端，由其控制保护装置启动，切除故障区段L1。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.本专利提出一种利用被保护区段上游剩余电流幅值与其下游各检测点剩余电流幅值之和相减来反映被保护区段漏电流大小，从而对低压配电网进行漏电保护的方法，方法依托配电物联网平台，其特征在于，保护工作的基本流程为：
a.在被保护区段上游及下游各分支口处安装智能监测终端，实时采集剩余电流幅值信息，并将所测信息传输至边缘计算终端；
b.边缘计算终端对智能监测终端上传的数据进行实时计算，得到被保护区段上游剩余电流幅值与其下游各监测点所测剩余电流幅值之和的差值IC，作为保护的动作判据；
c.边缘计算终端将IC与动作阈值Iset进行比较，若IC≥Iset，则判定被保护区段发生漏电故障，发出故障告警，反之则判定无故障发生；
d.边缘计算终端将故障信息回送至故障区段的智能监测终端，由其控制保护动作，切除故障区段。
2.如权利要求1所述的基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，其特征在于：所述步骤b中动作判据IC的计算公式为：
IC＝IP-IQ1-IQ2-…IQk
式中，IP为被保护区段上游所测剩余电流幅值，k为下游监测点数量，IQ1～IQk为被保护区段下游各分支口处所测剩余电流幅值。
3.如权利要求1所述的基于配电物联网的低压配电网多点差动漏电保护方法，其特征在于：所述步骤c中阈值Iset的整定方法为：
Iset＝KrelIZmax+Id
式中，Krel为可靠系数，取2～3；IZmax为无故障时被保护区段泄漏电流最大值，取6mA～10mA；Id为直流偏置量，取10mA～20mA，因此Iset取22mA～50mA。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116027098A (zh) * 2023-02-14 2023-04-28 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种适用于柔性直流综合调压装置的漏电流检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101771269A (zh) * 2008-12-31 2010-07-07 通用电气公司 方向性区域选择互锁方法
CN102306930A (zh) * 2011-09-14 2012-01-04 渭南供电局 一种配电台区总剩余电流动作保护器跳闸系统及其应用方法
CN204361780U (zh) * 2013-09-18 2015-05-27 国家电网公司 农村配电网故障、过负荷时告警及控制的系统
CN110289593A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 国网四川省电力公司阿坝供电公司 一种基于泛在物联网的智慧型农网漏电保护系统
CN110445093A (zh) * 2019-06-10 2019-11-12 国网陕西省电力公司电力科学研究院 一种基于通信的低压配网自适应漏电保护方法
CN110940894A (zh) * 2019-12-16 2020-03-31 国网北京市电力公司 一种基于泄漏电流瞬时幅相积和特征的触电故障检测方法
CN111934280A (zh) * 2020-09-09 2020-11-13 南方电网数字电网研究院有限公司 漏电故障检测方法、装置、存储介质和配电网关
CN112531662A (zh) * 2020-12-28 2021-03-19 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种自适应幅值比的有源配电网差动保护方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101771269A (zh) * 2008-12-31 2010-07-07 通用电气公司 方向性区域选择互锁方法
CN102306930A (zh) * 2011-09-14 2012-01-04 渭南供电局 一种配电台区总剩余电流动作保护器跳闸系统及其应用方法
CN204361780U (zh) * 2013-09-18 2015-05-27 国家电网公司 农村配电网故障、过负荷时告警及控制的系统
CN110445093A (zh) * 2019-06-10 2019-11-12 国网陕西省电力公司电力科学研究院 一种基于通信的低压配网自适应漏电保护方法
CN110289593A (zh) * 2019-07-25 2019-09-27 国网四川省电力公司阿坝供电公司 一种基于泛在物联网的智慧型农网漏电保护系统
CN110940894A (zh) * 2019-12-16 2020-03-31 国网北京市电力公司 一种基于泄漏电流瞬时幅相积和特征的触电故障检测方法
CN111934280A (zh) * 2020-09-09 2020-11-13 南方电网数字电网研究院有限公司 漏电故障检测方法、装置、存储介质和配电网关
CN112531662A (zh) * 2020-12-28 2021-03-19 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种自适应幅值比的有源配电网差动保护方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116027098A (zh) * 2023-02-14 2023-04-28 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种适用于柔性直流综合调压装置的漏电流检测方法

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