CN113258543A

CN113258543A - 基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法

Info

Publication number: CN113258543A
Application number: CN202011290816.4A
Authority: CN
Inventors: 李景禄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-08-13

Abstract

针对目前配电网故障处理与故障隔离存在的问题，发明了一种基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法，该发明通过把消弧线圈接地改造为动态接地，通过消弧线圈消除瞬时性接地故障，在永久性接地故障时动态切换为电阻接地方式，在低阻故障时与智能开关的零序保护配合实现故障的区域隔离，在高阻故障时选出故障馈线后与智能开关进行通信配合实现故障的区域隔离。

Description

基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法

技术领域

本发明主要是配电网单相接地处理领域，特指基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法，用于解决配电网中性点单相接地故障装置与配电线路智能开关配合实现故障区域隔离。

背景技术

中性点经消弧线圈接地主要用于电容电流大于于10A的6-66kv配电网，为保证供电的连续性和可靠性，规程规定可以带单相接地故障运行2小时。这是基于以架空线为主的配电线路的接地故障大多为瞬时性故障，经消弧线圈补偿后的故障点残流小于电网熄弧临界值，可促使电弧熄灭，使故障恢复，使供电可靠性得到提高。配电网采用消弧线圈接地是控制接地电流降低配电网雷击建弧率的主要措施。但消弧线圈接地又存在一些问题，因为配电网永发生永久性接地故障，如绝缘子、电缆头击穿，绝缘导线雷击断线并落地，经消弧线圈补偿后的故障点残流虽小于电网熄弧临界值，但并不能让故障点的绝缘得到恢复，当有人接触时会发生人身触电事故。近年来多次发生配电线路雷击10Kv线路单相断线落地造成人身伤亡事故。由于经消弧线圈补偿后的故障点残流小，带来了配电网接地选线的困难，虽然国内外在接地选线上做了大量的研究，但至今仍未找到对补偿电网精准可靠的接地选线方法，以至于补偿电网接地选线的准确率问题目前仍是世界性的技术难题。

配电网单相接地故障占比高达80%左、右，严重影响人身安全、电网安全和供电可靠性，特别是现在架空配电线路的绝缘导线断线接地造成的故障已对人身安全带来了极大地威胁。目前为了进行故障的区域隔离，在配电线路上安装有大量的一二次融合智能开关，目的是为了在配电网发生故障进行区域隔离，提高供电可靠性，但是目前在单相接地故障处理方面主要采用消弧线圈进行消弧线圈进行消弧处理，但消弧线圈只能消除瞬时性故障，消除不了永久性故障，不能对故障性质进行判断，由于在消弧线圈处理故障时流过故障回路的电流为消弧线圈补偿后的残流，流过非故障回路的电流为该线路自身的对地电容电流，造成零序电流幅值上没有规律，不但造成接地选线困难，还造成一二次融合智能开关不能进行区域隔离，即消弧线圈接地方式与一二次融合智能开关在功能上存在冲突，导致一二次融合智能开关不能发挥作用，严重影响了人身安全、电网安全和供电可靠性。

发明内容

动态接地成套装置由接地变压器JDB、消弧回路开关QF_L、电阻回路开关QF_R、可调消弧线圈L、消弧线圈阻尼电阻器R_Z、阻尼电阻短接开关QF_Z、电阻器R、中性点电压互感器TV_N、和消弧线圈回路电流互感器TA_L构成，并与配电线路各节点安装的带零序保护的智能开关相配合，电网正常运行时动态接地成套装置的消弧回路开关QF_L闭合，电阻回路开关QF_L断开，成套装置运行于消弧线圈接地方式，以t₁为采样间隔实时采集配电网中性点位移电压U_N、消弧线圈回路电流I_L和各馈线零序电流I_j，并把消弧线圈回路电流的稳定增量ΔI_L，馈线中最大零序电流的稳定增量ΔI_maxj0作为故障特征量，当在T₀时刻故障特征量符合：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，判定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；延时ΔT₂后，检查故障特征量，若：ΔI_L<β，ΔI_maxj0<Υ时，则消弧线圈消弧成功，故障为瞬时性故障；若：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，则消弧线圈消弧不成功，故障为永久性故障。

当判定消弧线圈消弧不成功，故障为永久性故障，合上电阻回路开关QF_R后，再断开消弧回路开关QF_L，动态切换为电阻接地方式，找出动态切换后各馈线中零序电流最大的馈线即为故障馈线。

当电网中性点位移电压U_N≥U_GL，故障为单相低阻故障，选出故障线路后，延时ΔT₃，在此期间动态接地成套装置与馈线中智能开关的零序保护配合实现对故障的区域隔离，零序保护的电流定值为I_db0，时间定值采用差异化设定的方法，即：节点N_k1、N_k2…和节点N_km、为馈线k干线上串联各接点上的智能开关时，则各节点智能开关零序保护的时间定值T_k10>T_k20>T_k30>…>T_ki0>T_km0，T_k10为馈线出线开关的零序保护动作时间， T_k20、…T_ki0为干线串联各接点上的智能开关的零序保护时间定值，T_km0为末端智能开关的零序保护时间定值，当节点N_kf为分支末端智能开关时，则节点N_kf上的智能开关的零序保护动作时间T_kf= T_km0=0，ΔT₃> T_k10。

当配电网中性点位移电压U_N<U_GL时，故障为单相高阻接地故障，延时ΔT₄，在此期间动态接地成套装置与智能开关通信，根据故障回路零序电流分布的方式实现对故障的区域隔离，当节点N_g1、N_g2…N_gi为馈线g干线串联接点时，当节点N_gi-1有零序电流流过，而节点N_gi无零序电流流过，则断开节点N_gi-1智能开关切除故障实现故障的区域隔离；若节点N_gi为末端节点并有零序电流流过，则断开节点N_gi的智能开关切除故障实现故障的区域隔离；当节点N_gf为分支末端接点且有接地零序电流流过，则断开节点N_gf的智能开关切除故障实现故障的区域隔离；若智能开关对高阻接地时零序电流检测灵敏度达不到要求时，则断开馈线出线开关切除故障馈线。

U_GL为高阻接地故障与低阻接地故障的中性点位移电压的分界值；β为判定配电网是否发生稳定的单相接地故障，消弧线圈回路电流稳定增量判据；Υ为判定配电网是否发生稳定的单相接地故障，馈线中最大零序电流的稳定增量判据；ΔT₂为消弧线圈对瞬时性接地故障的最大熄弧时间；ΔT₃为低阻接地故障时动态接地成套装置与智能开关零序保护配合时间；ΔT₄，为高阻接地故障时延时时间。

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QF_L后，再断开电阻回路开关QF_R，装置运行于消弧线圈工作方式。

高阻接地故障时延时时间ΔT₄为高阻接地故障时动态接地成套装置与故障馈线各智能开关的通信配合时间，该延时以动态接地成套装置与故障馈线各智能开关完成通信为准，不是固定的时间段，一旦完成通信，找出故障发生的区域，要及时断开应断开的开关。

本发明具有下述优点：

1、该发明解决了经消弧线圈接地与一二次融合智能开关在功能上存在冲突，在配电网发生低阻接地故障时与智能开关零序保护配合实现了故障的区域隔离。

2、该发明解决了经消弧线圈接地与一二次融合智能开关通信配合，在配电网发生低阻接地故障时实现了故障的区域隔离。

3、该发明可以对消弧线圈接地进行改造，方法筒单、易行。

附图说明

图1为动态接地成套装置接线图、图中JDB接地变压器、QF_L为消弧回路开关、QF_R为电阻回路开关TV_N为中性点电压互感器、R为电阻器、TA_L为消弧线圈回路电流互感器。

具体实施方式

动态接地成套装置由接地变压器JDB、消弧回路开关QF_L、电阻回路开关QF_R、可调消弧线圈L、消弧线圈阻尼电阻器R_Z、阻尼电阻短接开关QF_Z、电阻器R、中性点电压互感器TV_N、和消弧线圈回路电流互感器TA_L构成，也可对现有消弧线圈进行改造实现，并与配电线路各节点安装的带零序保护的智能开关相配合。

电网正常运行时动态接地成套装置的消弧回路开关QF_L闭合，电阻回路开关QF_L断开，成套装置运行于消弧线圈接地方式，以t₁为采样间隔实时采集配电网中性点位移电压U_N、消弧线圈回路电流I_L和各馈线零序电流I_j，并把消弧线圈回路电流的稳定增量ΔI_L，馈线中最大零序电流的稳定增量ΔI_maxj0作为故障特征量，当在T₀时刻故障特征量符合：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，判定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；延时ΔT₂后，检查故障特征量，若：ΔI_L<β，ΔI_maxj0<Υ时，则消弧线圈消弧成功，故障为瞬时性故障；若：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，则消弧线圈消弧不成功，故障为永久性故障。

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.基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法，其特征在于：动态接地成套装置由接地变压器JDB、消弧回路开关QF_L、电阻回路开关QF_R、可调消弧线圈L、消弧线圈阻尼电阻器R_Z、阻尼电阻短接开关QF_Z、电阻器R、中性点电压互感器TV_N、和消弧线圈回路电流互感器TA_L构成，并与配电线路各节点安装的带零序保护的智能开关相配合，电网正常运行时动态接地成套装置的消弧回路开关QF_L闭合，电阻回路开关QF_L断开，成套装置运行于消弧线圈接地方式，以t₁为采样间隔实时采集配电网中性点位移电压U_N、消弧线圈回路电流I_L和各馈线零序电流I_j，并把消弧线圈回路电流的稳定增量ΔI_L，馈线中最大零序电流的稳定增量ΔI_maxj0作为故障特征量，当在T₀时刻故障特征量符合：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，判定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；延时ΔT₂后，检查故障特征量，若：ΔI_L<β，ΔI_maxj0<Υ时，则消弧线圈消弧成功，故障为瞬时性故障；若：ΔI_L≥β，ΔI_maxj0≥Υ时，则消弧线圈消弧不成功，故障为永久性故障；

当判定消弧线圈消弧不成功，故障为永久性故障，合上电阻回路开关QF_R后，再断开消弧回路开关QF_L，动态切换为电阻接地方式，找出动态切换后各馈线中零序电流最大的馈线即为故障馈线；

当电网中性点位移电压U_N≥U_GL，故障为单相低阻故障，选出故障线路后，延时ΔT₃，在此期间动态接地成套装置与馈线中智能开关的零序保护配合实现对故障的区域隔离，零序保护的电流定值为I_db0，时间定值采用差异化设定的方法，即：节点N_k1、N_k2…和节点N_km、为馈线k干线上串联各接点上的智能开关时，则各节点智能开关零序保护的时间定值T_k10>T_k20>T_k30>…>T_ki0>T_km0，T_k10为馈线出线开关的零序保护动作时间， T_k20、…T_ki0为干线串联各接点上的智能开关的零序保护时间定值，T_km0为末端智能开关的零序保护时间定值，当节点N_kf为分支末端智能开关时，则节点N_kf上的智能开关的零序保护动作时间T_kf= T_km0=0，ΔT₃> T_k10；

当配电网中性点位移电压U_N<U_GL时，故障为单相高阻接地故障，延时ΔT₄，在此期间动态接地成套装置与智能开关通信，根据故障回路零序电流分布的方式实现对故障的区域隔离，当节点N_g1、N_g2…N_gi为馈线g干线串联接点时，当节点N_gi-1有零序电流流过，而节点N_gi无零序电流流过，则断开节点N_gi-1智能开关切除故障实现故障的区域隔离；若节点N_gi为末端节点并有零序电流流过，则断开节点N_gi的智能开关切除故障实现故障的区域隔离；当节点N_gf为分支末端接点且有接地零序电流流过，则断开节点N_gf的智能开关切除故障实现故障的区域隔离；若智能开关对高阻接地时零序电流检测灵敏度达不到要求时，则断开馈线出线开关切除故障馈线；

U_GL为高阻接地故障与低阻接地故障的中性点位移电压的分界值；β为判定配电网是否发生稳定的单相接地故障，消弧线圈回路电流稳定增量判据；Υ为判定配电网是否发生稳定的单相接地故障，馈线中最大零序电流的稳定增量判据；ΔT₂为消弧线圈对瞬时性接地故障的最大熄弧时间；ΔT₃为低阻接地故障时动态接地成套装置与智能开关零序保护配合时间；ΔT₄，为高阻接地故障时延时时间；

2.根据权利要求1的述的基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离方法，其特征在于：高阻接地故障时延时时间ΔT₄为高阻接地故障时动态接地成套装置与故障馈线各智能开关的通信配合时间，该延时以动态接地成套装置与故障馈线各智能开关完成通信为准，不是固定的时间段，一旦完成通信，找出故障发生的区域，要及时断开应断开的开关。