CN113258544A - 一种补偿型智能电阻接地故障处理方法 - Google Patents

一种补偿型智能电阻接地故障处理方法 Download PDF

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Abstract

一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，当变电站母线上运行的馈线少或等于4回时，合上补偿电容投退刀闸GN，投入三相接地补偿电容器C,补偿单相接地故障时故障回路零序电流；当变电站母线上运行的馈线大于4回时，断开补偿电容刀闸GN，退出补偿电容器C；在单相接地故障发生时通过检测馈线中的零序电流，零序电流最大的馈线即为发生单相接地故障的线路。通过差异化的延时处理使瞬时性故障恢复，在永久性故障时通过与馈线智能开关配合实现故障区域隔离。

Description

一种补偿型智能电阻接地故障处理方法
技术领域
本发明主要是配电网接地故障处理领域，特指一种一种补偿型智能电阻接地故障处理方法。
背景技术
对于一些小型化变电站，随着运行方式的变化，有时会出现一条母线上仅有二回馈线的运行方式。还有些小型化变电站母线上本来就只有二回馈线，这就给接地选线带来了难题，因为在这种情况下，在变电站出线处采集的故障馈线的故障零序电流，即为非故障馈线的电容电流，也就是说故障馈线的零序电流与非故障馈线的零序电流相同，无法采用零序电流比较的方法进行接地选线。而在一些小型化农村变电站这种情况出现的几率还非常高，必须采取措施加以解决。
配电网单相接地故障占比高达百分之八十，严重影响人身安全、电网安全和供电可靠性。特别是架空配电线路的绝缘导线断线接地故障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一二次融合智能断路器，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，但是对于采用中性点不接地和中性点经小电阻接地时会有一些问题：在中性点不接地时配电网内过电压水平高；在小电阻接地的配电网存在供电可靠性低，特别是存在“高阻死区”，故障点对人身安全构成威胁，高阻接地造成一二次融合智能断路器不能进行区域隔离，导致一二次融合智能断路器不能发挥作用，会严重影响供电可靠性。
发明内容
针对以上问题，发明了一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，由接地变压器JDB、电阻投退开关GFR、、电阻R、电阻支路电流互感器TAR、中性点电压互感器TVN、补偿电容刀闸GFk和三相接地的补偿电容器C构成补偿型智能电阻接地故障处理装置，在各馈线安装零序电流互感器，配电线路上节点安装一二次融合的智能开关，配零序电流保护；当变电站母线上运行的馈线少或等于4回时，合上补偿电容投退刀闸GN，投入三相接地补偿电容器C,补偿单相接地故障时故障回路零序电流；当变电站母线上运行的馈线大于4回时，断开补偿电容刀闸GN，退出补偿电容器C。
配电网正常运行时电阻投退开关GFR合闸，装置运行于中性点经电阻接地方式，通过中性点电压互感器TVN和各馈线的零序电流互感器实时检测配电网的中性点位移电压UN0和各馈线的零序电流I01、I02...I0n，当检测到配电网中性点位电压的稳定增量ΔUN≥µ，馈线中零序电流的最大增量ΔImax0≥β，判断配电网发生了单相接地故障，此时检测各馈线中的零序电流，若馈线j中的零序电流最大为最大，则馈线j即为发生单相接地的故障线路；µ为判断配电网是否发生单相接地故障中性点位电压的稳定增量判据；β为判断配电网是否发生单相接地故障馈线中零序电流的增量判据。
根据故障馈线零序电流IG0进行差异化的延时，即当：IG0≤Iη1时，延时ΔT1；当Iη1<IG0≤Iη2时，延时ΔT2；当Iη2<IG0≤Iη3时，延时ΔT3；…当Iηn-1<IG0≤Iηn时，延时ΔTn…；当IM≤IG0时，延时为0；其中Iη1、Iη2…Iηn为零序电流IG0的区间上限值，ΔT1、ΔT2、…ΔTn为Iη1、Iη2…Iηn对应的自熄弧时间；IM为馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限。
经过对应的延时后，检查故障馈线的零序电流IG0的变化，若延时后，故障馈线的零序电流值IG02<I0n+β，则故障电流在对应的延时时间内熄弧，故障为瞬时性故障；若延时后，故障馈线的零序电流值IG02≥I0n+β，则故障为永久性故障；当判定故障为永久性故障时与故障馈线节点智能开关配合实现故障区域隔离。
当接地故障馈线的零序电流大于智能开关零序保护的零序电流定值IG0≥ID0，通过馈线中智能开关的零序保护实现故障的区域隔离；智能开关零序保护的零序电流整定值ID0，通过馈线中最大接地电容电流Imxc修正获得，即：I0D=KjKy KxImxc，Kj为馈线对地电容电流的季节变化系数；Ky为馈线对地电容电流的运行方式变化系数；Kx为零序电流保护选择系数；Imxc为馈线中最大对地电容电流理论计算值。
智能开关零序保护的时间定值进行差异化的设置，即：馈线上所有末端节点上的智能开关的零序保护时间定值设置为最小； 馈线上串联各接点智能开关从馈线末端向电源侧方向的零序保护时间定值逐级递增；分支线路与馈线干线连接处上级节点的智能开关的零序保护时间定值按所串联节点中最大的递增时间整定。
若接地故障线路零序电流IG0<ID0，则补偿型智能电阻接地故障处理装置与馈线智能开关的后台进行通信，通过馈线智能开关的后台控制系统检查故障馈线各节点的零序电流，根据各节点的零序电流分布实现故障区域隔离；若馈线末端节点或分支末端节点有零序电流流过，则断开该节点智能开关进行故障隔离；若节点为馈线上的中间节点，若检测到该节点有零序电流流过，而该节点的所有下级节点均没检测到有零序电流流过，则断开该节点的智能开关进行故障区域隔离；若馈线智能开关不貝备检查故障馈线各节点的零序电流的功能则断开故障馈线出线开关切除故障线路。
若因故不能在一定时间内隔离故障，断开电阻支路开关QFR，直到故障切除，复归时再合上电阻支路开关QFR。
接地补偿电容器C为三只电容量相等的地电容器，电容量的大小根据变电的母线电容电流而定，补偿的电容电流即要保证接地故障馈线与非故障馈线的零序电流的差异性和接地电流检测灵敏度，又不影响瞬时性故障的熄弧性能。
电阻R为中电阻，阻值在1000Ω∽3000Ω之间。
不同的故障电流对应的自熄弧时间及馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限通过实验的方法获得。
本发明具有下述优点：
1、通过在接地故障处理装置中通过开关接入接地补偿电容器，在单相接地故障时，使流过故障馈线的零序电流大于非故障馈线的零序电流，解决了在二条馈线时的接地选线难题。
2、该方法简单，易行，可操作性强。
附图说明
图1为装置接线图。
具体实施方式
对于出线回路数较少的变电站为了防止运行方式的变化造成一条母线上仅有二回馈线无法进行接地选线的难题，发明了一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，由接地变压器JDB、电阻投退开关GFR、、电阻R、电阻支路电流互感器TAR、中性点电压互感器TVN、补偿电容刀闸GFk和三相接地的补偿电容器C构成补偿型智能电阻接地故障处理装置，在各馈线安装零序电流互感器，配电线路上节点安装一二次融合的智能开关，配零序电流保护；当变电站母线上运行的馈线少或等于4回时，合上补偿电容投退刀闸GN，投入三相接地补偿电容器C, 补偿单相接地故障时故障回路零序电流；当变电站母线上运行的馈线大于4回时，断开补偿电容刀闸GN，退出补偿电容器C。
配电网正常运行时电阻投退开关GFR合闸，装置运行于中性点经电阻接地方式，通过中性点电压互感器TVN和各馈线的零序电流互感器实时检测配电网的中性点位移电压UN0和各馈线的零序电流I01、I02...I0n，当检测到配电网中性点位电压的稳定增量ΔUN≥µ，馈线中零序电流的最大增量ΔImax0≥β，判断配电网发生了单相接地故障，此时检测各馈线中的零序电流，若馈线j中的零序电流最大为最大，则馈线j即为发生单相接地的故障线路；µ为判断配电网是否发生单相接地故障中性点位电压的稳定增量判据；β为判断配电网是否发生单相接地故障馈线中零序电流的增量判据。
根据故障馈线零序电流IG0进行差异化的延时，即当：IG0≤Iη1时，延时ΔT1；当Iη1<IG0≤Iη2时，延时ΔT2；当Iη2<IG0≤Iη3时，延时ΔT3；…当Iηn-1<IG0≤Iηn时，延时ΔTn…；当IM≤IG0时，延时为0；其中Iη1、Iη2…Iηn为零序电流IG0的区间上限值，ΔT1、ΔT2、…ΔTn为Iη1、Iη2…Iηn对应的自熄弧时间；IM为馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限。
经过对应的延时后，检查故障馈线的零序电流IG0的变化，若延时后，故障馈线的零序电流值IG02<I0n+β，则故障电流在对应的延时时间内熄弧，故障为瞬时性故障；若延时后，故障馈线的零序电流值IG02≥I0n+β，则故障为永久性故障；当判定故障为永久性故障时与故障馈线节点智能开关配合实现故障区域隔离。
当接地故障馈线的零序电流大于智能开关零序保护的零序电流定值IG0≥ID0，通过馈线中智能开关的零序保护实现故障的区域隔离；智能开关零序保护的零序电流整定值ID0，通过馈线中最大接地电容电流Imxc修正获得，即：I0D=KjKy KxImxc，Kj为馈线对地电容电流的季节变化系数；Ky为馈线对地电容电流的运行方式变化系数；Kx为零序电流保护选择系数；Imxc为馈线中最大对地电容电流理论计算值。
智能开关零序保护的时间定值进行差异化的设置，即：馈线上所有末端节点上的智能开关的零序保护时间定值设置为最小； 馈线上串联各接点智能开关从馈线末端向电源侧方向的零序保护时间定值逐级递增；分支线路与馈线干线连接处上级节点的智能开关的零序保护时间定值按所串联节点中最大的递增时间整定。
若接地故障线路零序电流IG0<ID0，则补偿型智能电阻接地故障处理装置与馈线智能开关的后台进行通信，通过馈线智能开关的后台控制系统检查故障馈线各节点的零序电流，根据各节点的零序电流分布实现故障区域隔离；若馈线末端节点或分支末端节点有零序电流流过，则断开该节点智能开关进行故障隔离；若节点为馈线上的中间节点，若检测到该节点有零序电流流过，而该节点的所有下级节点均没检测到有零序电流流过，则断开该节点的智能开关进行故障区域隔离；若馈线智能开关不貝备检查故障馈线各节点的零序电流的功能则断开故障馈线出线开关切除故障线路。
若因故不能在一定时间内隔离故障，断开电阻支路开关QFR，直到故障切除，复归时再合上电阻支路开关QFR。
接地补偿电容器C为三只电容量相等的地电容器，电容量的大小根据变电的母线电容电流而定，补偿的电容电流即要保证接地故障馈线与非故障馈线的零序电流的差异性和接地电流检测灵敏度，又不影响瞬时性故障的熄弧性能。
电阻R为中电阻，阻值在1000Ω∽3000Ω之间。
不同的故障电流对应的自熄弧时间及馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限通过实验的方法获得。
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 (4)

1.一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，其特征在于：由接地变压器JDB、电阻投退开关GFR、、电阻R、电阻支路电流互感器TAR、中性点电压互感器TVN、补偿电容刀闸GFk和三相接地的补偿电容器C构成补偿型智能电阻接地故障处理装置，在各馈线安装零序电流互感器，配电线路上节点安装一二次融合的智能开关，配零序电流保护；当变电站母线上运行的馈线少或等于4回时，合上补偿电容投退刀闸GN，投入三相接地补偿电容器C, 补偿单相接地故障时故障回路零序电流；当变电站母线上运行的馈线大于4回时，断开补偿电容刀闸GN，退出补偿电容器C；
配电网正常运行时电阻投退开关GFR合闸，装置运行于中性点经电阻接地方式，通过中性点电压互感器TVN和各馈线的零序电流互感器实时检测配电网的中性点位移电压UN0和各馈线的零序电流I01、I02...I0n，当检测到配电网中性点位电压的稳定增量ΔUN≥µ，馈线中零序电流的最大增量ΔImax0≥β，判断配电网发生了单相接地故障，此时检测各馈线中的零序电流，若馈线j中的零序电流最大为最大，则馈线j即为发生单相接地的故障线路；µ为判断配电网是否发生单相接地故障中性点位电压的稳定增量判据；β为判断配电网是否发生单相接地故障馈线中零序电流的增量判据；
根据故障馈线零序电流IG0进行差异化的延时，即当：IG0≤Iη1时，延时ΔT1；当Iη1<IG0≤Iη2时，延时ΔT2；当Iη2<IG0≤Iη3时，延时ΔT3；…当Iηn-1<IG0≤Iηn时，延时ΔTn…；当IM≤IG0时，延时为0；其中Iη1、Iη2…Iηn为零序电流IG0的区间上限值，ΔT1、ΔT2、…ΔTn为Iη1、Iη2…Iηn对应的自熄弧时间；IM为馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限；
经过对应的延时后，检查故障馈线的零序电流IG0的变化，若延时后，故障馈线的零序电流值IG02<I0n+β，则故障电流在对应的延时时间内熄弧，故障为瞬时性故障；若延时后，故障馈线的零序电流值IG02≥I0n+β，则故障为永久性故障；当判定故障为永久性故障时与故障馈线节点智能开关配合实现故障区域隔离；
当接地故障馈线的零序电流大于智能开关零序保护的零序电流定值IG0≥ID0，通过馈线中智能开关的零序保护实现故障的区域隔离；智能开关零序保护的零序电流整定值ID0，通过馈线中最大接地电容电流Imxc修正获得，即：I0D=KjKy KxImxc，Kj为馈线对地电容电流的季节变化系数；Ky为馈线对地电容电流的运行方式变化系数；Kx为零序电流保护选择系数；Imxc为馈线中最大对地电容电流理论计算值；
智能开关零序保护的时间定值进行差异化的设置，即：馈线上所有末端节点上的智能开关的零序保护时间定值设置为最小； 馈线上串联各接点智能开关从馈线末端向电源侧方向的零序保护时间定值逐级递增；分支线路与馈线干线连接处上级节点的智能开关的零序保护时间定值按所串联节点中最大的递增时间整定；
若接地故障线路零序电流IG0<ID0，则补偿型智能电阻接地故障处理装置与馈线智能开关的后台进行通信，通过馈线智能开关的后台控制系统检查故障馈线各节点的零序电流，根据各节点的零序电流分布实现故障区域隔离；若馈线末端节点或分支末端节点有零序电流流过，则断开该节点智能开关进行故障隔离；若节点为馈线上的中间节点，若检测到该节点有零序电流流过，而该节点的所有下级节点均没检测到有零序电流流过，则断开该节点的智能开关进行故障区域隔离；若馈线智能开关不貝备检查故障馈线各节点的零序电流的功能则断开故障馈线出线开关切除故障线路；
若因故不能在一定时间内隔离故障，断开电阻支路开关QFR，直到故障切除，复归时再合上电阻支路开关QFR。
2.根据权利要求1所述的一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，其特征在于：接地补偿电容器C为三只电容量相等的地电容器，电容量的大小根据变电的母线电容电流而定，补偿的电容电流即要保证接地故障馈线与非故障馈线的零序电流的差异性和接地电流检测灵敏度，又不影响瞬时性故障的熄弧性能。
3.根据权利要求1所述的一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，其特征在于：电阻R为中电阻，阻值在1000Ω∽3000Ω之间。
4.根据权利要求1所述的一种补偿型智能电阻接地故障处理方法，其特征在于：不同的故障电流对应的自熄弧时间及馈线绝缘所对应的自熄弧电流上限通过实验的方法获得。
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