CN113253043B - 一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法,该发明通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较,排除了电网运行方式变化、消弧线圈测量调感和电网不稳定接地都会引起扰动;通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较识别配电网稳定的单相接地故障及故障产生的起始时间;通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较解决了单相接地故障性质的判断,特别是不对称电网高阻接地的故障性质判断。

Description

一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法
技术领域
本发明主要是配电网中性点接地领域,特指一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法,用于配电网中性点动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定。
背景技术
配电网中性点智能动态接地成套装置是一种融合了消弧线圈接地方式和小电阻接地的优点,又能避免这两种接地方式的缺点,在配电网发生瞬时性单相接地故障时,能对故障性质进行智能判断并采用针对性的处理,能消除瞬时性接地故障,使故障点绝缘快速恢复,提高供电可靠性;在配电网发生永久性单相接地故障戓消弧线圈消弧失败时能准确选出并处理故障线路确保设备和人身安全,解决了消弧线圈接地方式和小电阻接地方式的技术瓶颈,是配电网接地的理想更新换代产品。配电网正常运行时,装置工作于消弧线圈接地方式,装置实时采集配电网中性点位移电压UN、和各馈线零序电流I0j,当在T0时刻,若配电网中性点位移电压的稳定增量判断配电网是发生了单相接地故障后由消弧线圈输出补偿电流对单相接地故障进行消弧处理。经过消弧线圈消弧时间段ΔT2后,消弧线圈消弧成功,装置复归;消弧线圈消弧成消弧失败,或故障为永久性故障,动态切换中性点经电阻接地方式,利用接地选线方法选出接地故障线路。
但在配电网中性点智能动态接地成套装置需要解决二个关键的技术问题,一是性单相接地故障识别,特别是高阻接地故障识别,因为一般采用中性点位移电压的增量作判据,但在消弧线圈接地引起中性点位移电压产生增量的因素有电网运行方式变化、消弧线圈测量调感和电网不稳定接地都会引起中性点位移电压产生增量;二是单相接地故障产生的起始时间,因为要在经过消弧线圈消弧时间段ΔT2后,判断消弧线圈消弧是否成功,决定是否进行接地方式的切换,所以单相接地故障产生的起始时间就非常重要;三是单相接地故障性质的判断,特别是不对称电网高阻接地的故障性质判断也是要解决的重要问题。
发明内容
本发明针对目前配电网中性点智能动态接地成套装置要解决的关键问题,发明了一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法。该发明通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较,排除了电网运行方式变化、消弧线圈测量调感和电网不稳定接地都会引起扰动;通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较识别配电网稳定的单相接地故障及故障产生的起始时间;通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较解决了单相接地故障性质的判断,特别是不对称电网高阻接地的故障性质判断。
该方法由接地变压器(1)、消弧回路开关(2)、电阻回路开关(3)、可调消弧线圈(4)、消弧线圈阻尼电阻器(5)、阻尼电阻短接开关(6)、电阻器(7)、中性点电压互感器(8)和计算机测控系统(9)组成动态接地成套装置。装置正常运行时消弧回路开关(2)闭合,电阻回路开关(3)断开,装置运行于消弧线圈接地状态。
装置以t1的采样间隔采集配电网中性点位移电压和各馈线零序电流,当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,记录增量发生前配电网中性点位移电压UN0和各馈线零序电流,在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|<λ1,同时馈线中零序电流的最大增量
Figure GDA0003485731310000021
则判定为配电网发生了稳定的单相接地故障,并把T0标记为发生单相接地故障的时间起始点,启动消弧线圈进行消弧处理;
Figure GDA0003485731310000022
为故障时中性点位移电压的增量标准值,大于中性点位移电压的波动值;
Figure GDA0003485731310000023
为消弧线圈调整感引起的中性点位移电压最小增量值,为消弧线圈调动一个档位时中性点位移电压的最小增量值,由实验的方法获得;ΔT1为消弧线圈调感时间段,为消弧线圈的调整一个档位所需时间,由实验的方法获得;
Figure GDA0003485731310000024
为馈线中零序电流的增量标准值,根据馈线中零序电流的检测灵敏度设定。
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,但在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|>λ1,则判定为消弧线圈测量或调感引起的中性点位移电压的变化。
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,在随后的二个以上ΔT1时间段,中性点位移电压的增量符合|ΔUN|<λ1,但馈线中零序电流的最大增量
Figure GDA0003485731310000031
则判定为配电网运行方式变化或配电网发生了不稳定的单相接地故障。
当判定配电网在T0时刻发生了稳定的单相接地故障,延时ΔT2后,检查配电网中性点位移电压是否符合:
Figure GDA0003485731310000032
同时原零序电流增量最大馈线的零序电流是否符合
Figure GDA0003485731310000033
若符合,则消弧线圈消弧成功,故障为瞬时性故障;若不符合则消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障;UN0为单相接地故障前的中性点位移电压;Ij0为原零序电流增量最大馈线故障前该馈线的零序电流;ΔT2为消弧线圈在最大允许残流时瞬时性故障的最长消弧时间,由实验的方法获得。
当判定消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障时,记录各馈线零序电流,合上电阻回路开关(3)后,再断开消弧回路开关(2),动态切换为电阻接地方式,比较动态切换前后各馈线中零序电流的增量,其增量最大的馈线即为故障馈线。
选出故障线路后,延时ΔT3,在此期间根据故障回路零序电流分布与一二次融合智能开关结合,实现对故障的区域隔离;选出故障线路、或故障发生的区域,上报故障报文,切除故障馈线或实现对故障的区域隔离后装置复归;复归时合上消弧回路开关(2),断开电阻回路开关(3),装置运行于消弧线圈工作方式。
本发明具有下述优点:
1、该发明通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较,排除了电网运行方式变化、消弧线圈测量调感和电网不稳定接地都会引起扰动。
2、通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较识别配电网稳定的单相接地故障及故障产生的起始时间。
3、通过比较中性点位移电压的增量及后续动态变化并与馈线中零序电流的关联比较解决了单相接地故障性质的判断,特别是不对称电网高阻接地的故障识别。
附图说明
图1为成套装置接线图、图中(1)为高压侧绕组曲折连接的接地变压器,用于引出6-20kv电网中性点,高压侧绕组曲折连接方式为的是减小零序阻抗,便于补偿电流输出;(2)为消弧回路开关,(3)为电阻回路开关,这二台开关要求电压等级与电网额定电压相一致,用这二台开关实现接地方式的动态切换;(4)为可调电抗器即消弧线圈,采用智能型楔入式平滑可调电抗,为的是补偿电流无级调节,便于多台自动并联,解决目前单台容量不能满足要求的技术瓶颈;(5)为阻尼电阻器,用于阻尼在可调电抗器调感和运行时由消弧线圈电感和电网对地电容所产生的谐振;(6)为阻尼电阻短接开关,采用真空接触器,用于在电网接地故障处理时把阻尼电阻短接,便于补偿电流输出,并保护阻尼电阻;(7)为小电阻接地方式的电阻器,阻值为10-20Ω,通流容量按电容电流值,时间接10秒考虑;(8)为中性点电压互感器,用于检测电网中性点位移电压及其变化;(9)为计算机测控系统,采用工业控制机或PLC可编程控制器加外围电路组成,用于对电容电流测量、接地方式动态切换控制、电网单相接地故障处理、故障线路的接地选线和对各馈线断路器的投切控制。还有远方通信,将信息传递到集控中心或调度等生产指挥部门。
具体实施方式
由接地变压器(1)、消弧回路开关(2)、电阻回路开关(3)、可调消弧线圈(4)、消弧线圈阻尼电阻器(5)、阻尼电阻短接开关(6)、电阻器(7)、中性点电压互感器(8)和计算机测控系统(9)组成动态接地成套装置。成套装置适用于各馈线安装零序电流互感器的变电所,零序电流互感器二次测量信号送进计算机控制器,计算机控制器还必须能对变电所的各馈线开关进行控制。
当成套装置接入电网,消弧回路开关闭合,电阻回路开关断开,阻尼电阻短接开关断开,配电网首先运行于中性点经消弧线圈接地状态,装置以t实时测量装置以t1的采样间隔采集配电网中性点位移电压和各馈线零序电流。
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,记录增量发生前配电网中性点位移电压UN0和各馈线零序电流,在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|<λ1,同时馈线中零序电流的最大增量
Figure GDA0003485731310000041
则判定为配电网发生了稳定的单相接地故障,并把T0标记为发生单相接地故障的时间起始点,启动消弧线圈进行消弧处理;
Figure GDA0003485731310000042
为故障时中性点位移电压的增量标准值,大于中性点位移电压的波动值;
Figure GDA0003485731310000043
为消弧线圈调整感引起的中性点位移电压最小增量值,为消弧线圈调动一个档位时中性点位移电压的最小增量值,由实验的方法获得;ΔT1为消弧线圈调感时间段,为消弧线圈的调整一个档位所需时间,由实验的方法获得;
Figure GDA0003485731310000051
为馈线中零序电流的增量标准值,根据馈线中零序电流的检测灵敏度设定。
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,但在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|>λ1,则判定为消弧线圈测量或调感引起的中性点位移电压的变化。
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,在随后的二个以上ΔT1时间段,中性点位移电压的增量符合|ΔUN|<λ1,但馈线中零序电流的最大增量
Figure GDA0003485731310000052
则判定为配电网运行方式变化或配电网发生了不稳定的单相接地故障。
当判定配电网在T0时刻发生了稳定的单相接地故障,延时ΔT2后,检查配电网中性点位移电压是否符合:
Figure GDA0003485731310000053
同时原零序电流增量最大馈线的零序电流是否符合
Figure GDA0003485731310000054
若符合,则消弧线圈消弧成功,故障为瞬时性故障;若不符合则消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障;UN0为单相接地故障前的中性点位移电压;Ij0为原零序电流增量最大馈线故障前该馈线的零序电流;ΔT2为消弧线圈在最大允许残流时瞬时性故障的最长消弧时间,由实验的方法获得。
当判定消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障时,记录各馈线零序电流,合上电阻回路开关(3)后,再断开消弧回路开关(2),动态切换为电阻接地方式,比较动态切换前后各馈线中零序电流的增量,其增量最大的馈线即为故障馈线。
选出故障线路后,延时ΔT3,在此期间根据故障回路零序电流分布与一二次融合智能开关结合,实现对故障的区域隔离;选出故障线路、或故障发生的区域,上报故障报文,切除故障馈线或实现对故障的区域隔离后装置复归;复归时合上消弧回路开关(2),断开电阻回路开关(3),装置运行于消弧线圈工作方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种动态接地处理装置的故障识别与起始时间标定法,由接地变压器(1)、消弧回路开关(2)、电阻回路开关(3)、可调消弧线圈(4)、消弧线圈阻尼电阻器(5)、阻尼电阻短接开关(6)、电阻器(7)、中性点电压互感器(8)和计算机测控系统(9)构成动态接地成套装置,其特征在于:装置正常运行时消弧回路开关(2)闭合,电阻回路开关(3)断开,装置运行于消弧线圈接地状态;以t1的采样间隔采集配电网中性点位移电压和各馈线零序电流,当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,记录增量发生前配电网中性点位移电压UN0和各馈线零序电流,在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|<λ1,同时馈线中零序电流的最大增量
Figure FDA0003485731300000017
则判定为配电网发生了稳定的单相接地故障,并把T0标记为发生单相接地故障的时间起始点,启动消弧线圈进行消弧处理;
Figure FDA0003485731300000012
为故障时中性点位移电压的增量标准值,大于中性点位移电压的波动值;
Figure FDA0003485731300000011
为消弧线圈调整感引起的中性点位移电压最小增量值,为消弧线圈调动一个档位时中性点位移电压的最小增量值,由实验的方法获得;ΔT1为消弧线圈调感时间段,为消弧线圈的调整一个档位所需时间,由实验的方法获得;
Figure FDA0003485731300000013
为馈线中零序电流的增量标准值,根据馈线中零序电流的检测灵敏度设定;
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,但在随后的二个以上ΔT1时间段,每个时间段内的中性点位移电压的增量都符合|ΔUN|>λ1,则判定为消弧线圈测量或调感引起的中性点位移电压的变化;
当在T0时刻检测到配电网中性点位移电压的增量|ΔUN|>λ,在随后的二个以上ΔT1时间段,中性点位移电压的增量符合|ΔUN|<λ1,但馈线中零序电流的最大增量
Figure FDA0003485731300000014
则判定为配电网运行方式变化或配电网发生了不稳定的单相接地故障;
当判定配电网在T0时刻发生了稳定的单相接地故障,延时ΔT2后,检查配电网中性点位移电压是否符合:
Figure FDA0003485731300000015
同时原零序电流增量最大馈线的零序电流是否符合
Figure FDA0003485731300000016
若符合,则消弧线圈消弧成功,故障为瞬时性故障;若不符合则消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障;UN0为单相接地故障前的中性点位移电压;Ij0为原零序电流增量最大馈线故障前该馈线的零序电流;ΔT2为消弧线圈在最大允许残流时瞬时性故障的最长消弧时间,由实验的方法获得;
当判定消弧线圈消弧不成功,或故障为永久性故障时,记录各馈线零序电流,合上电阻回路开关(3)后,再断开消弧回路开关(2),动态切换为电阻接地方式,比较动态切换前后各馈线中零序电流的增量,其增量最大的馈线即为故障馈线;选出故障线路后,延时ΔT3,在此期间根据故障回路零序电流分布与一二次融合智能开关结合,实现对故障的区域隔离;选出故障线路、或故障发生的区域,上报故障报文,切除故障馈线或实现对故障的区域隔离后装置复归;复归时合上消弧回路开关(2),断开电阻回路开关(3),装置运行于消弧线圈工作方式。
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