CN114113914A - 一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法 - Google Patents

一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，本发明方法包括保存历史全接地故障时非接地线路零序电流Ick；在发生接地故障时，若此次为全接地则采集本次接地时各线路的零序电流I0，并判断条件|I0‑Ick|≤X成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路；若此次为非全接地，则计算接地时的理论零序电流I0k，并判断条件|I0‑I0k|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，若否，则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值(允许偏差值)。本发明基于零序阻抗比较，在现有条件下切实可行，能有效提高接地拉路准确率，避免无关用户短时停电，提升供电可靠性。

Description

一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法
技术领域
本发明涉及配电网单相接地故障检测技术，具体涉及一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法。
背景技术
配网10kV系统为中性点非直接接地系统，常见的中性点接地方式主要为不接地和经消弧线圈接地两种，考虑瞬时接地故障能自动恢复和避免接地电弧过电压对系统运行的不利影响，接地方式又以消弧线圈接地为主。发生单相接地故障时，现有接地选线装置普遍存在接地选线不准的问题，而接地辅助判断手段有限，造成接地拉路只能依靠配调调度员经验和运气进行盲拉，除了会延误接地故障隔离和处置，往往还会导致其他不相关用户短时停电，造成供电可靠性降低。而目前配网接地故障中，发生全接地的几率在70％及以上，其余为配网非全接地故障。在当前条件下，寻求一种切实可行的接地故障辅助研判手段，对于提升配网单相接地故障处置速度与接地拉路准确率，减少不必要的负荷损失，提高供电可靠性，具有必要性和实际意义。当前配电网单相接地故障是通过配电自动化系统上传的接地告警信号进行辅助研判，接地告警信号动作的原理是基于零序电流幅值判断，当零序电流超过整定值，持续时间超过整定延时，接地告警信号动作。为保证接地告警信号对接地线路有足够的灵敏度，零序电流整定值并未考虑躲过所有配网线路正常运行时单相最大电容电流，所以无法避免接地告警信号出现误动，而因为消弧线圈的补偿，接地线路的零序电流有可能小于非接地线路，接地告警信号拒动也无法避免。小电阻接地(消弧线圈并联小电阻接地)、主动干预型接地(母线直接接地)等接地方式在快速接地选线方面有一定优势，而基于零序电流暂态分量等原理的接地选线装置近年来也得到大量研究和应用。但短期内大规模改造中性点接地方式和更换现有接地选线装置不切实际，同时配网改造的难度、资金的来源问题、选线装置和技术的不成熟性也制约了全面改造的推进。在现有条件下，寻求一种切实可行的接地故障辅助研判手段，提升接地拉路准确率和快速性，对于提高供电可靠性，提升配网“两降两控”指标，具有必要性和实际意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，本发明在现有条件下切实可行，改造和实现难度小，能有效提升接地拉路准确率和快速性，提高供电可靠性和供电服务质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，包括：
1)获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick；
2)在发生接地故障时，若此次接地故障为全接地，则获取本次故障时各条线路的零序电流I0并判断条件|I0-Ick|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
可选地，步骤2)中还包括若此次接地故障为非全接地，则：
S1)获取本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0；
S2)根据历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick以及本次故障时各条线路的零序电压U0计算接地时的理论零序电流I0k；
S3)判断条件|I0-I0k|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
可选地，步骤S2)中计算接地时的理论零序电流I0k的函数表达式为：
I0k＝IckU0/UN
上式中，UN为中性点电压。
此外，本发明还提供一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的步骤。
可选地，所述微处理器还连接有数据采集单元，所述数据采集单元用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick、本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0。
可选地，所述数据采集单元连接有第一电流互感器，所述第一电流互感器用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick。
可选地，所述数据采集单元连接有电压互感器，所述电压互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电压U0。
可选地，所述数据采集单元连接有第二电流互感器，所述第二电流互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电流I0。
可选地，所述微处理器的输出端还连接有用于在判定疑似接地线路时发出报警信号的报警器。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序为用于被计算机设备执行以实现所述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
1、本发明方法包括获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick；在发生接地故障时，若此次接地故障为全接地，则获取本次故障时各条线路的零序电流I0并判断条件|I0-Ick|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则为疑似接地线路，本发明方法只需要接入10kV系统零序分量进行判断，而且采用的是零序分量的稳态值而非暂态值，对数据的采样频率没有特别要求，能适用上传到调度主站系统进行统一判断，而配电自动化系统(DMS)如果能实现配电自动化终端的零序分量接入，还能实现接地故障的精确定位，对具备遥控功能的配电自动化终端，可以实现接地故障最小范围的快速隔离。
2、本发明在现有条件下切实可行，改造和实现难度小，能有效提升接地拉路准确率和快速性，提高供电可靠性和供电服务质量。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例中的A、B、C三相对地电压示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法包括：
1)获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick；
2)在发生接地故障时，若此次接地故障为全接地，则获取本次故障时各条线路的零序电流I0并判断条件|I0-Ick|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
参见图1，本实施例步骤2)中还包括若此次接地故障为非全接地，则：
S1)获取本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0；
S2)根据历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick以及本次故障时各条线路的零序电压U0计算接地时的理论零序电流I0k；
S3)判断条件|I0-I0k|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
本实施例中，步骤S2)中计算接地时的理论零序电流I0k的函数表达式为：
I0k＝IckU0/UN
上式中，UN为中性点电压。
假设中性点不接地系统正常运行时，三相电压对称，有Ua＝b＝c＝N。当系统发生全接地时(以C相全接地为例)，中性点电压由零电位偏移为
Figure BDA0003398989260000031
A、B、C三相对地电压分别为
Figure BDA0003398989260000032
如图2所示。则母线零序电压为：
Figure BDA0003398989260000041
U0＝N，
同理，当A、B相全接地时，同样有母线零序电压U0＝UN。
对于非接地线路而言，系统中其他线路发生单相接地故障时，本线路零序阻抗不变。故当系统发生全接地时，非接地线路零序电流基本不变，通过比较配网线路前后两次接地故障发生时的零序电流，可以判断该线路是否为接地线路。如果配网线路零序电流出现明显变化，基本可以确定该线路为接地线路。
对于不完全接地故障，设中性点电压偏移量(即母线零序电压)为
Figure BDA0003398989260000042
对系统中第k条非接地线路而言，其他线路发生单相接地故障时，本线路零序阻抗不变，不难有：
Figure BDA0003398989260000043
上式中，
Figure BDA0003398989260000044
为中性点电压UN的偏移量，
Figure BDA0003398989260000045
为第k条非接地线路零序电流I0k的偏移量，
Figure BDA0003398989260000046
为历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick的偏移量。对于不完全接地故障，通过零序电压U0、以及历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick计算得到零序电流I0k。通过计算得到零序电流I0k与配电自动化终端采集得到的零序电流值进行比较，可以判断本线路是否发生接地。该方法只需要接入10kV系统零序分量进行判断，而且采用的是零序分量的稳态值而非暂态值，对数据的采样频率没有特别要求，能适用上传到调度主站系统进行统一判断，而配电自动化系统(DMS)如果能实现配电自动化终端的零序分量接入，还能实现接地故障的精确定位，对具备遥控功能的配电自动化终端，可以实现接地故障最小范围的快速隔离。
综上所述，本实施例方法包括获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick；在发生接地故障时，若此次接地故障为全接地，则获取本次故障时各条线路的零序电流I0并判断条件|I0-Ick|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则为疑似接地线路，本实施例方法只需要接入10kV系统零序分量进行判断，而且采用的是零序分量的稳态值而非暂态值，对数据的采样频率没有特别要求，能适用上传到调度主站系统进行统一判断，而配电自动化系统(DMS)如果能实现配电自动化终端的零序分量接入，还能实现接地故障的精确定位，对具备遥控功能的配电自动化终端，可以实现接地故障最小范围的快速隔离。本实施例在现有条件下切实可行，改造和实现难度小，能有效提升接地拉路准确率和快速性，提高供电可靠性和供电服务质量。
此外，本实施例还提供一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的步骤。
本实施例中，所述微处理器还连接有数据采集单元，所述数据采集单元用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick、本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0。
本实施例中，所述数据采集单元连接有第一电流互感器，所述第一电流互感器用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick。
本实施例中，所述数据采集单元连接有电压互感器，所述电压互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电压U0。
本实施例中，所述数据采集单元连接有第二电流互感器，所述第二电流互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电流I0。
本实施例中，所述微处理器的输出端还连接有用于在判定疑似接地线路时发出报警信号的报警器。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序为用于被计算机设备执行以实现所述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，包括：
1)获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick；
2)在发生接地故障时，若此次接地故障为全接地，则获取本次故障时各条线路的零序电流I0并判断条件|I0-Ick|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
2.根据权利要求1所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤2)中还包括若此次接地故障为非全接地，则：
S1)获取本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0；
S2)根据历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick以及本次故障时各条线路的零序电压U0计算接地时的理论零序电流I0k；
S3)判断条件|I0-I0k|≤X是否成立，若成立则判定本线路为非接地线路，否则判定本线路为疑似接地线路，其中X为预设阈值。
3.根据权利要求2所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S2)中计算接地时的理论零序电流I0k的函数表达式为：
I0k＝IckU0/UN
上式中，UN为中性点电压。
4.一种基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～3中任意一项所述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的步骤。
5.根据权利要求4所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，所述微处理器还连接有数据采集单元，所述数据采集单元用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick、本次故障时各条线路的零序电压U0以及零序电流I0。
6.根据权利要求5所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，所述数据采集单元连接有第一电流互感器，所述第一电流互感器用于采集获取历史发生全接地故障时非接地线路采集到的零序电流Ick。
7.根据权利要求6所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，所述数据采集单元连接有电压互感器，所述电压互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电压U0。
8.根据权利要求7所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，所述数据采集单元连接有第二电流互感器，所述第二电流互感器用于采集获取本次故障时各条线路的零序电流I0。
9.根据权利要求8所述的基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测系统，其特征在于，所述微处理器的输出端还连接有用于在判定疑似接地线路时发出报警信号的报警器。
10.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序为用于被计算机设备执行以实现权利要求1～3中任意一项所述基于零序阻抗比较的配电网单相接地故障检测方法的计算机程序。
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