CN113361221A - 小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法及相关装置，通过绘制小电阻接地系统两点接地故障时的等效零序网络，利用相量分析法分析系统发生两出线同相接地故障或母线与出线同相接地故障时，各出线和中性线零序电流相量，提取各零序电流之间幅值和相位的相对关系。故障特征着重描述故障后各测点零序电流之间的相对关系而非其绝对大小，不受故障距离和故障点过渡电阻的影响，在高阻接地故障时该故障特征依然存在。并以单条线路最大电容电流极端值50A进行分析，结果具有普适性。为解决小电阻接地系统两点接地保护及高阻接地保护提供了理论依据。

Description

小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法及相关装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法及相关装置。

背景技术

小电阻接地系统现场常利用发生接地故障后故障线路零序电流超过其他线路故障时流过本线路的对地电容电流的特征，形成零序过电流保护，作为单相接地故障保护。系统在发生较低电阻的单相接地故障时，保护能可靠动作，但在发生高阻接地故障时，故障检测困难，保护往往出现拒动。当发生两点同相接地故障时，由于零序电源增加，接地变零序电流增大，母线零序电压增加，以至各故障出线零序电流幅值减小，尤其是发生高阻接地故障时，零序电流幅值将更小，这将导致故障线路零序过电流保护灵敏度明显降低，可能出现拒动，而接地变保护可能误动，这种现象在某些变电站实际运行中已多次出现。

目前，针对小电阻接地系统两点同相接地故障特征，已有研究结果表明：1)流经接地变压器的电流约为故障线路零序电流的1.2～1.5倍，通过提高接地变压器的零序过电流保护定值并延长动作时间来保证保护的选择性；2)结合故障馈线零序电流、故障相电压以及系统阻抗等参数，自适应地对馈线零序电流测量值进行修正与调整，确保在线路发生多回线接地故障时，基于单回线接地故障的整定值仍然适用，提高保护可靠性；3)系统发生两出线接地故障时至少存在一条故障出线零序电流幅值为任意健全出线零序电流的9倍以上且相位超前任意健全出线90°～180°，通过比较各出线零序电流幅值与相位进行故障识别。以上研究结果对于解决小电阻接地系统两出线接地保护具有较大参考价值，但仍存在一些问题。第一，提高保护整定值或采用自适应零序电流保护，会降低保护灵敏度，不能解决高阻接地故障问题；第二，故障特征分析结果基于假设单条健全出线最大零序电流的幅值(即峰值)为19A，而实际电网中单条线路最大电容电流在极端情况下可能达到50A，导致普适性较差。

发明内容

本申请提供了一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法及相关装置，用于解决现有技术保护灵敏度低导致且普适性差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，所述方法包括：

绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，所述等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络；

当发生两出线同相接地故障时，基于所述第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

根据所述第一故障线路的零序电流、所述第二故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图；

利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于所述第一零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据所述第一幅值关系和所述第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

可选地，当母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时，基于所述第二等效零序网络，获取母线接地点的零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

根据所述母线接地点零序电流、所述第一故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第二零序电流相量图；

利用相量分析法提取各零序电流的第二幅值关系，并基于所述第二零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第二相位关系；从而根据所述第二幅值关系和所述第二相位关系获得母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征。

可选地，所述中性线的零序电流与任一所述非故障线路的零序电流的电流幅值满足幅值关系公式，

其中，所述幅值关系公式为：

式中，

为所述中性线的零序电流，

为任一所述非故障线路的零序电流，R_n为中性点接地电阻值，C_0i为各出线单相对地电容。

可选地，所述利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，具体包括：

设任一出线的最大电容电流为50A，根据对地电容电压电流关系获得线路最小容抗幅值，并根据人身安全对接触电压和跨步电压的限制获得中性点接地电阻值；

将所述最小容抗幅值及所述中性点接地电阻值代入所述幅值关系公式，得到所述中性线的零序电流和最大非故障线路的零序电流幅值之比。

可选地，所述第一故障线路的零序电流矢量与所述第二故障线路的零序电流矢量之和满足第一零序电流矢量公式；

其中，所述第一零序电流矢量公式为：

式中，

为所述第一故障线路的零序电流矢量，

为所述第二故障线路的零序电流矢量，

为第三线路的零序电流矢量，

为第n线路的零序电流矢量，

为中性线的零序电流矢量。

本申请第二方面提供一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统，所述系统包括：

第一绘制模块，用于绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，所述等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络；

第一获取模块，用于当发生两出线同相接地故障时，基于所述第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

第二绘制模块，用于根据所述第一故障线路的零序电流、所述第二故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图；

第一分析模块，用于利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于所述第一零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据所述第一幅值关系和所述第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

可选地，还包括：

第二获取模块，用于当母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时，基于所述第二等效零序网络，获取母线接地点的零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

第三绘制模块，用于根据所述母线接地点零序电流、所述第一故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第二零序电流相量图；

第二分析模块，用于利用相量分析法提取各零序电流的第二幅值关系，并基于所述第二零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第二相位关系；从而根据所述第二幅值关系和所述第二相位关系获得母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征。

可选地，所述中性线的零序电流与任一所述非故障线路的零序电流的电流幅值满足幅值关系公式；

其中，所述幅值关系公式为：

式中，

为所述中性线的零序电流，

为任一所述非故障线路的零序电流，R_n为中性点接地电阻值，C_0i为各出线单相对地电容。

本申请第三方面提供一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，包括：绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络；当发生两出线同相接地故障时，基于第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；根据第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图；利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于第一零序电流相量图根据幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据第一幅值关系和第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

本申请通过绘制小电阻接地系统两点接地故障时的等效零序网络，利用相量分析法分析系统发生两出线同相接地故障或母线与出线同相接地故障时，各出线和中性线零序电流相量，提取到各零序电流之间幅值和相位的相对关系。该故障特征提取方法和结果克服了已有故障特征分析存在的缺点，一是故障特征着重描述故障后各测点零序电流之间的相对关系，而非其绝对大小，因此不受故障距离和故障点过渡电阻的影响，在高阻接地故障时该故障特征依然存在，而且利用多点信息比较形成接地保护，启动电流只需躲过流过线路的最大不平衡电流，灵敏度将大大提高；进一步地，在采用相量分析法分析过程中，以单条线路最大电容电流极端值50A进行分析，结果具有普适性。从而解决了现有技术保护灵敏度低导致且普适性差的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中提供的两出线同相接地故障时系统等效零序网络示意图；

图3为本申请实施例中提供的第一零序电流相量图；

图4为本申请实施例中提供的母线与第一故障线路发生同相单相接地故障时系统等效零序网络示意图；

图5为本申请实施例中提供的第二零序电流相量图；

图6为本申请实施例中提供的典型小电阻接地系统结构图；

图7为本申请实施例中提供的一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1、2和3，本申请实施例提供的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，包括：

步骤101、绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络。

步骤102、当发生两出线同相接地故障时，基于第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流。

步骤103、根据第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图。

步骤104、利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于第一零序电流相量图根据幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据第一幅值关系和第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

以下为本实施例对于发生两出线同相接地故障时的故障特征分析的原理说明：

如图2所示，系统中性点经Z型变压器加接地电阻R_n接地，为满足人身安全对接触电压和跨步电压的限制，中性点接地电阻值R_n适当取小，10kv系统通常取10Ω。当系统发生接地故障时，Z型变压器零序阻抗只相当于漏抗，其值很小，可忽略其对零序回路影响。变电站n条出线，Ci(i＝1，…，n)为各出线单相对地电容，其容抗远大于线路阻抗和中性点接地电阻值，线路1(第一故障线路)和线路2(第二故障线路)发生同相单相接地故障。

为对比分析故障后各出线零序电流特征，图2中各非故障线路零序回路没有忽略，但在经非故障线路对地电容形成的零序回路中，由于对地容抗远大于线路阻抗，因此忽略非故障区段阻抗。由于故障点到母线处线路阻抗对故障线路与非故障线路零序电流的影响很小，因此也忽略该区段线路阻抗。中压配电网一般经Δ/Y₀或Y/Y₀接线方式的配电变压器与低压负荷连接，因此零序网络不经过负荷。

图2中，

为母线零序电压；

为变电站各出线零序电流；

为中性线零序电流；

和

分别为故障线路1和线路2的对地电容电流；R_g1和R_g2分别为故障线路1和线路2的故障点过渡电阻；

和

分别为故障线路1和线路2的故障点零序电流。

由叠加原理可知，中性线零序电流和对地电容电流由两个电源提供。比起单出线故障，中性线零序电流有所增加，母线零序电压升高，增大幅度与过渡电阻大小成反比。

对于故障线路，由于母线电压升高，导致故障点零序电流减小，同时故障线路对地电容分流增大，进而使故障线路零序电流减小，可能导致故障线路保护拒动，而接地变保护可能误动作，造成母线失压。

由图2可知，中性线零序电流

与任一非故障线路i的零序电流幅值之比满足

式中，

为中性线的零序电流，

为任一非故障线路的零序电流，R_n为中性点接地电阻值，C_0i为各出线单相对地电容。

假设单条线路最大电容电流为50A(极端情况下可能达到)，则线路最小容抗幅值约115Ω，R_n取10Ω，代入式(1)可得中性线零序电流和最大非故障线路零序电流幅值之比为11.5，其零序电流相量图如图3所示。图3中

的方向即为母线零序电压方向，各非故障线路零序电流和故障线路对地电容电流方向均超前于其90°。

由图2可得，故障线路1和2的零序电流矢量和满足：

两故障点电流矢量和满足：

对应相量在图3中表示。

式中，

为第一故障线路的零序电流矢量，

为第二故障线路的零序电流矢量，

为第三线路的零序电流矢量，

为第n线路的零序电流矢量，

为中性线的零序电流矢量。

由于线路电容电流值很小，因此，两故障线路零序电流矢量和与两故障点零序电流矢量和的幅值将稍大于中性线零序电流幅值，差异较小。

由于两故障点等效零序电压均等于故障前线路相电压，因此故障线路1和2故障点零序电流

与

的方向相同，均与其矢量和的方向一致，而其值大小与各线路对地电容和故障点过渡电阻大小有关。

进一步地，故障线路零序电流

和

等于各自的故障点零序电流及线路对地电容电流矢量差，可得相量

的端点将落在图3中第一虚线上，相量

的端点将落在图3中第二虚线上，并且由于两相量和为

则必然存在其中一个相量超前于

另一个滞后于

若两故障线路对地电容电流完全相同，故障点过渡电阻也完全相同，则也可能存在相量

和

的方向相同，都落在

方向上。以系统非故障线路总长度为200km，单位长度对地电容取0.27μF/km计算，中性点零序电流幅值接近于2倍的非故障线路零序电流值之和，因此，

的相位不超过210°，且一定落在第三象限。

考虑两故障线路对地电容电流和的极大值约为中性点零序电流幅值的1/2，可得

最多落在230°方向上。所以，可得出两出线同相接地故障时故障特征1，即两故障线路零序电流

和

的相位在90°～230°之间，且至少其中之一在180°～230°之间，即超前于任一非故障线路90°～140°。

另外，根据以上分析可知，

而

则

进一步可得故障特征2，即至少有一条故障线路的零序电流幅值大于等于中性线零序电流的一半，且大于任一非故障线路零序电流幅值的5倍以上。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了：

当母线与第一故障线路发生同相单相接地故障时，基于第二等效零序网络，获取母线接地点的零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流。

根据母线接地点零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流绘制第二零序电流相量图。

利用相量分析法提取各零序电流的第二幅值关系，并基于第二零序电流相量图根据幅值关系获得各零序电流的第二相位关系；从而根据第二幅值关系和第二相位关系获得母线与第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征。

以下是对母线与第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征分析的原理说明：

请参阅图4和图5。

母线与出线1(第一故障线路)同时发生同相单相接地故障时，其等效零序网络如图4所示，母线接地点没有对地电容。利用相量分析法分析各位置零序电流如图5所示。

与图3不同之处仅在于线路2(第二故障线路)的零序电流在90°方向上，线路1(第一故障线路)和母线接地点零序电流和在中性点零序电流与所有非故障线路零序电流矢量和的反方向，其与线路1对地电容电流差即为两接地点零序电流和，落在第三象限。

因为母线接地点没有对地电容电流，因此母线接地点零序电流

就落在这个方向上，即图中第一相量，进而故障线路1零序电流

可表示为图中第二相量，其值大小受接地点过渡电阻的影响。

按前述分析，这种情况下故障特征1和故障特征2依然存在，但值得注意的是，如果母线接地点过渡电阻相对较小，则可能出现仅母线接地点电流大于任一非故障线路零序电流幅值5倍以上，且超前于任一非故障线路90°～140°，故障线路零序电流不满足该特征，而实际运行中检测不到母线接地点零序电流。

因此，当母线与出线同相接地故障时，可能存在故障线路零序电流大于任一非故障线路零序电流幅值5倍以上，且超前于任一非故障线路90°～140°，也可能仅存在中性线零序电流幅值为各非故障线路零序电流的5倍以上。

进一步地，本申请还提供了系统发生高阻接地故障特征的分析说明：

由于系统实际运行中接地故障通常伴随着树障、避雷器不完全击穿以及导线跌落在土地、水塘等情况，高阻故障比例占接地故障总数的5％～10％,产生的对地电流小，零序过流保护往往出现拒动的情况。若系统长时间带高阻故障运行，可能使线路的相间绝缘击穿，扩大故障范围和故障性质，甚至引发火灾或威胁人身安全。

因此，需分析发生两出线同相接地故障中故障特征分析结果是否受过渡电阻的影响。

根据图2所示，故障后过渡电阻对母线零序电压产生影响，随着过渡电阻的增加，零序电压将快速下降，进而影响中性线零序电流和各线路对地电容电流大小，但不会影响其相对大小，因此，图3中

的方向不变，

亦不变，故障点过渡电阻对系统零序电流幅值相对关系和相位关系影响不大，高阻故障时故障特征1和2依然成立。

以下为本申请一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法仿真实验说明：

本次仿真利用Matlab-Simulink软件工具建立10kV小电阻接地系统，仿真模型结构如图6所示。变电站5条出线，线路Ⅰ～Ⅴ，其长度分别为3km、8km、12km、5km和20km；为反应故障时线路距离与容性电流的关系，仿真时所采用的线路模型为贝瑞龙模型。

设置f1(线路I上距离出口1.5km处)和f2(线路Ⅴ上距离出口5km处)同时发生A相接地故障，且两故障位置过渡电阻不同，母线零序电压和各线路及中性线零序电流幅值如表1所示；

设置f3(线路Ⅱ上距离出口2km处)和f4(线路Ⅳ上距离出口3km处)同时发生A相接地故障，且两故障位置过渡电阻不同，母线零序电压和各线路及中性线零序电流幅值如表2所示；

设置f5(母线处)和f6(线路Ⅴ上距离出口3km处)同时发生A相接地故障，且两故障位置过渡电阻不同，母线零序电压和各线路及中性线零序电流幅值如表3所示。

表1 f1和f2同时发生A相接地故障时各位置零序电流

R<sub>g1</sub>/Ω

R<sub>g2</sub>/Ω

3I<sub>01</sub>/A

3I<sub>02</sub>/A

3I<sub>03</sub>/A

3I<sub>04</sub>/A

3I<sub>05</sub>/A

3I<sub>0n</sub>/A

10

30

247.3∠186.1°

6.7∠89.7°

10.1∠89.7°

4.2∠89.8°

82.1∠174.8°

327.6∠-0.4°

1000

30

4.3∠172.6°

2.9∠90.0°

4.5∠90.0°

1.9∠90.0°

141.4∠183.8°

145.3∠-0.2°

10

600

285.7∠186.4°

5.9∠89.9°

8.9∠89.9°

3.7∠89.9°

15.0∠108.4°

288.6∠-0.2°

1200

1500

4.8∠186.1°

0.2∠90.0°

0.3∠89.9°

0.1∠90.0°

3.8∠180.2°

8.5∠-0.2°

从表1中可看出，线路长度差异较大的两条线路发生同相接地故障时，若两接地点过渡电阻差异不大且为低阻接地故障，则两故障线路的零序电流值较大，远大于非故障线路零序电流的5倍以上，且其中一条线路的零序电流相位超前于任一非故障线路90°以上。过渡电阻差异不大但均为高阻接地故障时，两故障线路的零序电流值较小，但也远大于非故障线路零序电流的5倍以上，且满足至少一条故障线路的零序电流相位超前于任一非故障线路90°以上。过渡电阻差异较大时，过渡电阻较小的线路零序电流值相对较大，远大于各非故障线路零序电流的5倍以上，且满足其相位超前于任一非故障线路90°以上。而且各种情况下，中性线零序电流值均大于最大的线路零序电流值，但不超过2倍。

表2 f3和f4同时发生A相接地故障时各位置零序电流

R<sub>g</sub>/Ω

R<sub>g2</sub>/Ω

3I<sub>01</sub>/A

3I<sub>02</sub>/A

3I<sub>03</sub>/A

3I<sub>04</sub>/A

3I<sub>05</sub>/A

3I<sub>0n</sub>/A

10

30

2.5∠89.9°

245.9∠185.2°

10.1∠89.9°

82.7∠184.2°

16.9∠89.8°

327.3∠-0.2°

1000

30

1.1∠90.2°

4.9∠150.3°

4.5∠90.1°

142.5∠186.3°

7.5∠89.9°

146∠0°

10

600

2.2∠90.0°

248.6∠185.6°

8.9∠89.9°

5.7∠147.4°

14.8∠89.8°

287.9∠-0.1°

1200

1500

0.1∠90.0°

4.7∠184.8°

0.3∠90.0°

3.8∠185.3°

0.4∠89.9°

8.5∠-0.2°

从表2中可看出，线路长度差异较小的两条线路发生同相接地故障时，当两接地点过渡电阻不同时，各种情况下都满足至少一条故障线路的零序电流远大于非故障线路零序电流的5倍以上，且至少其中一条线路的零序电流相位超前于任一非故障线路90°以上。中性线零序电流值均大于最大的线路零序电流值，但不超过2倍。

表3 f5和f6同时发生A相接地故障时各位置零序电流

R<sub>g1</sub>/Ω

R<sub>g2</sub>/Ω

3I<sub>01</sub>/A

3I<sub>02</sub>/A

3I<sub>03</sub>/A

3I<sub>04</sub>/A

3I<sub>05</sub>/A

3I<sub>0n</sub>/A

10

30

2.5∠90.0°

6.8∠89.9°

10.2∠89.9°

4.2∠90°

82.1∠174.8°

329.4∠-0.2°

1000

30

1.1∠90.0°

3.0∠90°

4.5∠-89.9°

1.9∠90.0°

142.1∠183.8°

146∠-0.2°

10

600

2.2∠89.9°

6.0∠89.9°

9.0∠89.8°

3.7∠89.9°

15.2∠108.1°

290.8∠-0.2°

1200

1500

0.1∠90.1°

0.2∠90.2°

0.3∠89.8°

0.1∠89.8°

4.7∠181.6°

8.5∠-0.2°

从表3中可看出，母线和线路Ⅴ同时发生同相接地故障时，由于各线路长度和两接地点过渡电阻不同，在第2和4种情况下存在故障线路零序电流大于任一非故障线路零序电流幅值5倍以上，且超前于任一非故障线路90°以上；在第1和3种情况下仅存在中性线零序电流幅值为各非故障线路零序电流的5倍以上。

以上仿真结果显示，小电阻接地系统发生两点同相接地故障时故障特征的仿真结果与理论分析结果一致，提取的各位置零序电流幅值和相位的相对关系不受故障点过渡电阻和故障距离的影响，可根据此故障特征形成接地保护方案，解决小电阻接地系统两点同相接地故障保护灵敏度和可靠性低的问题。

以上为本申请实施例中提供的一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法的实施例、原理说明及仿真实验，以下为本申请实施例中提供的一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统实施例。

如图7所示，本申请实施例提供的一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统，包括：

第一绘制模块201，用于绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络。

第一获取模块202，用于当发生两出线同相接地故障时，基于第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流。

第二绘制模块203，用于根据第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图。

第一分析模块204，用于利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于第一零序电流相量图根据幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据第一幅值关系和第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

进一步地，本申请实施例还提供了一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方法实施例所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法。

进一步地，本申请实施例还提供了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用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)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(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，其特征在于，包括：

绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，所述等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络；

当发生两出线同相接地故障时，基于所述第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

根据所述第一故障线路的零序电流、所述第二故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图；

利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于所述第一零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据所述第一幅值关系和所述第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

2.根据权利要求1所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，其特征在于，包括：

当母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时，基于所述第二等效零序网络，获取母线接地点的零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

根据所述母线接地点零序电流、所述第第一故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第二零序电流相量图；

利用相量分析法提取各零序电流的第二幅值关系，并基于所述第二零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第二相位关系；从而根据所述第二幅值关系和所述第二相位关系获得母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征。

3.根据权利要求1所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，其特征在于，所述中性线的零序电流与任一所述非故障线路的零序电流的电流幅值满足幅值关系公式，

其中，所述幅值关系公式为：

式中，

为所述中性线的零序电流，

为任一所述非故障线路的零序电流，R_n为中性点接地电阻值，C_0i为各出线单相对地电容。

4.根据权利要求3所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，其特征在于，所述利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，具体包括：

设任一出线的最大电容电流为50A，根据对地电容电压电流关系获得线路最小容抗幅值，并根据人身安全对接触电压和跨步电压的限制获得中性点接地电阻值；

将所述最小容抗幅值及所述中性点接地电阻值代入所述幅值关系公式，得到所述中性线的零序电流和最大非故障线路的零序电流幅值之比。

5.根据权利要求1所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法，其特征在于，所述第一故障线路的零序电流矢量与所述第二故障线路的零序电流矢量之和满足第一零序电流矢量公式；

其中，所述第一零序电流矢量公式为：

式中，

为所述第一故障线路的零序电流矢量，

为所述第二故障线路的零序电流矢量，

为第三线路的零序电流矢量，

为第n线路的零序电流矢量，

为中性线的零序电流矢量。

6.一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统，其特征在于，包括：

第一绘制模块，用于绘制小电阻接地系统两点同相接地故障的等效零序网络，所述等效零序网络包括：第一等效零序网络和第二等效零序网络；

第一获取模块，用于当发生两出线同相接地故障时，基于所述第一等效零序网络，获取第一故障线路的零序电流、第二故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

第二绘制模块，用于根据所述第一故障线路的零序电流、所述第二故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第一零序电流相量图；

第一分析模块，用于利用相量分析法提取各零序电流的第一幅值关系，并基于所述第一零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第一相位关系；从而根据所述第一幅值关系和所述第一相位关系获得两出线同相接地故障时的故障特征。

7.根据权利要求6所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统，其特征在于，还包括：

第二获取模块，用于当母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时，基于第二所述等效零序网络，获取母线接地点的零序电流、第一故障线路的零序电流、各非故障线路的零序电流及中性线路的零序电流；

第三绘制模块，用于根据所述母线接地点零序电流、所述第一故障线路的零序电流、各所述非故障线路的零序电流及所述中性线路的零序电流绘制第二零序电流相量图；

第二分析模块，用于利用相量分析法提取各零序电流的第二幅值关系，并基于所述第二零序电流相量图根据所述幅值关系获得各零序电流的第二相位关系；从而根据所述第二幅值关系和所述第二相位关系获得母线与所述第一故障线路发生同相单相接地故障时的故障特征。

8.根据权利要求6所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析系统，其特征在于，所述中性线的零序电流与任一所述非故障线路的零序电流的电流幅值满足幅值关系公式；

其中，所述幅值关系公式为：

式中，

为所述中性线的零序电流，

为任一所述非故障线路的零序电流，R_n为中性点接地电阻值，C_0i为各出线单相对地电容。

9.一种小电阻接地系统两点同相接地故障分析设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-5任一项所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法。

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用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的小电阻接地系统两点同相接地故障分析方法。

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