CN115184834A - 一种低压配电网漏电故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种低压配电网漏电故障检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，实时采集中性线电流和剩余电流；步骤b，得到中性线电流的分量和剩余电流的分量；步骤c，判断剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ，如果大于执行步骤d，否则步骤a；步骤d，线路终端单元启动故障判定条件，满足故障判定条件执行步骤f，否则执行步骤e；步骤e，线路发生因非接地故障扰动；步骤f，线路下游发生漏电故障。通过本低压配电网漏电故障检测方法，解决了目前TT系统因固有剩余电流大而导致的现有漏电保护装置难以发挥作用的问题，同时克服了TN系统因存在重复接地点而导致的无法实现漏电故障保护与定位缺的缺陷。
Description
技术领域
一种低压配电网漏电故障检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
在低压配电网中，当线路或设备的绝缘损坏后，会导致系统产生对地泄露电流，而这些漏电点是非常致命的触电和火灾隐患。漏电故障多发生在相线对大地之间，由于剩余电流回路电阻很高，故障电流在几十到几百毫安，一般无法利用常规过流保护检测并切除故障。但当流过人体的电流达到30mA时，就足以在数秒到数分钟内就能引起心室颤动，致人死亡。因此，当低压配电系统出现绝缘破坏、接头漏电或触电等漏电故障即触电事故时，必须及时检测出故障并将线路或设备退出运行。
目前对于漏电故障的检测和切除主要通过剩余电流保护装置(RCD)实现，RCD根据其工作原理的不同又分为四种类型：
(1)幅值比较型，又称为模值型，其基本原理是：当检测到剩余电流的幅值大于其保护整定值时保护动作。这种类型的缺陷在于：利用剩余电流的幅值进行漏电故障检测，主要适用于固有剩余电流较小饿系统。但对于常见的TT系统，虽然末端用户支线的固有剩余电流一般不大于30mA，但由于供电面积较大，在干线出口处的电流为各分支电流之和，其值一般大于保护装置的整定值(300～500mA)，因此TT系统存在固有剩余电流较大的缺陷，导致该类型保护无法投入。
(2)电流脉冲型。其基本原理是：检测剩余电流的幅值变化量，当幅值变化量大于保护整定值时保护动作。
(3)鉴幅鉴相型。其基本原理是：在检测剩余电流幅值变化量的基础上，再检测剩余电流与参考电压间相角差的变化量，当幅值变化量和相角变化量均大于保护定值时，保护动作。
以上三种类型还存在共同的缺陷在于由于接地故障电流与固有剩余电流相角具有随机性，使得剩余电流幅值变化量不明显，甚至为负，导致保护拒动。
(4)相量突变型。其基本原理是：检测剩余电流的相量变化量，在相量变化量超过保护定值时动作。这种类型的缺陷在于：虽然利用相量变化量检测漏电故障，但无法克服系统重复接地点的影响，无法适用于TN系统，而且当线路投切时会产生误动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种解决了目前TT系统因固有剩余电流大而导致的现有漏电保护装置难以发挥作用的问题，同时克服了TN系统因存在重复接地点而导致的无法实现漏电故障保护与定位缺陷的低压配电网漏电故障检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该低压配电网漏电故障检测方法，包括设置在变压器出线处以及各条分支线路中的线路终端单元，每一个线路终端单元作为一个监测点，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，线路终端单元实时采集所对应监测点的中性线电流和剩余电流；
步骤b，线路终端单元采集到相应的中性线电流和剩余电流后，对采集到的中性线电流和剩余电流进行滤波处理，得到中性线电流的分量iN(t)和剩余电流的分量iR(t)；
步骤c，线路终端单元判断采集到的剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ，如果剩余电流分量iR(t)大于阈值γ，执行步骤d，如果剩余电流分量iR(t)小于等于阈值γ，返回步骤a；
步骤d，当剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ时，线路终端单元启动故障判定条件，若当前监测点的中性线电流分量iN(t)和剩余电流分量iR(t)同时满足幅值关系判据和相位关系判据，执行步骤f，否则执行步骤e；
步骤e，当前监测点的中性线电流分量iN(t)和剩余电流分量iR(t)未同时满足幅值关系判据和相位关系判据，线路终端单元判断对应线路发生因非接地故障扰动，并返回步骤a；
步骤f，当线路终端单元判断其对应的线路的下游发生漏电故障。
优选的，所述的阈值γ，对于配电变压器出线处，γ设为200～400mA；对于供电半径大于250m的线路，γ设为400～600mA；对于各分支线路，γ设为40～60mA；对于用户进线处，γ设为20～40mA。
优选的，在所述的步骤e中，所述的幅值关系判据为：
其中，β取值为1.0～1.5。
优选的，所述的β取值为1.2。
优选的，在所述的步骤e中，所述的相位关系判据为：
其中，α取值为5°～15°。
优选的，所述的α取值为10°。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
在本低压配电网漏电故障检测方法中，通过在变压器出线和分支线上设置测量点(线路终端单元)，并根据监测点采集到的线路中中性线电流分量与剩余电流分量的大小关系和相位关系对监测点下游线路中是否发生漏电故障进行判断，相比较传统的漏电故障判断方式，解决了目前TT系统因固有剩余电流大而导致的现有漏电保护装置难以发挥作用的问题，同时克服了TN系统因存在重复接地点而导致的无法实现漏电故障保护与定位的缺陷。
附图说明
图1为低压配电网漏电故障检测方法流程图。
具体实施方式
图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种低压配电网漏电故障检测方法，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始执行低压配电网漏电故障检测方法。
步骤1002，采集中性线电流和剩余电流；
将安装在变压器出线以及配电线路各条分支线路中的线路终端单元(LineTerminal Unit，LTU)作为监测点，设置在变压器出线的监测点实时采集变压器线路出口处的中性线电流和剩余电流，设置在各条分支线路中的线路终端单元实时采集各分支线路出口处的中性线电流和剩余电流。
步骤1003，分别得到中性线电流和剩余电流的分量；
各个线路终端单元采集到对应线路出口处的中性线电流和剩余电流后，对采集到的中性线电流和剩余电流进行滤波处理，得到中性线电流的分量iN(t)和剩余电流的分量iR(t)。
步骤1004，剩余电流分量是否超过预设阈值；
线路终端单元判断采集到的剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ，即：
iR(t)>γ
如果满足上述判定式，启动故障判定条件，并执行步骤1005，如果满足上述判定式，返回步骤1002。
在判定式iR(t)>γ中，γ为启动判据，γ根据在低压线路的三级剩余电流保护中安装位置的不同取不同的定值：对于配电变压器出线处，γ设为200～400mA，优选为300mA。供电半径大(大于250m)的线路，γ设为400～600mA，优选为500mA。对于各分支线路，γ设为40～60mA，优选为50mA。对于用户进线处，γ设为20～40mA，优选为30mA。
步骤1005，剩余电流满足故障判断条件；
线路终端单元判断采集到的剩余电流分量iR(t)是否如下的故障判定条件：
其中，式中，β为故障判断条件的幅值关系判据，其中β取值为1.0～1.5，优选为1.2；α为故障判断条件的相位关系判据，α取值为5°～15°，优选为10°。
如果线路终端单元检测到其检测到的中性线电流的分量iN(t)和剩余电流的分量iR(t)同时满足幅值关系判据和相位关系判据，执行步骤1007，如果线路终端单元检测到其检测到的中性线电流的分量iN(t)和剩余电流的分量iR(t)未同时满足幅值关系判据和相位关系判据，执行步骤1006。
步骤1006，非接地故障扰动；
当线路终端单元判断其对应的线路为同时满足幅值关系判据和相位关系判据时，判断其对应的线路因非接地故障扰动而造成剩余电流分量iR(t)大于预设定的阈值γ。
步骤1007，当前监测点发生漏电故障；
当线路终端单元判断其对应的线路的下游发生漏电故障。
在本低压配电网漏电故障检测方法中，通过在变压器出线和分支线上设置测量点(线路终端单元)，并综合了故障时中性线电流分量与剩余电流分量的大小关系和相位关系建立了漏电故障检测方法：当发生负荷投切等非故障的操作或相零短路故障时，中性线电流分量大于剩余电流分量且两者的相位不相等；而发生漏电故障时，剩余电流分量大于中性线电流分量且两者的相角差接近零。如果当前测量点检测到剩余电流分量大于中性线电流分量且两者相角差接近零时即判断该测量点下游存在漏电故障。
因此通过本低压配电网漏电故障检测方法，相比较传统的漏电故障判断方式，解决了目前TT系统因固有剩余电流大而导致的现有漏电保护装置难以发挥作用的问题，同时克服了TN系统因存在重复接地点而导致的无法实现漏电故障保护与定位的缺陷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种低压配电网漏电故障检测方法，包括设置在变压器出线处以及各条分支线路中的线路终端单元，每一个线路终端单元作为一个监测点，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，线路终端单元实时采集所对应监测点的中性线电流和剩余电流；
步骤b，线路终端单元采集到相应的中性线电流和剩余电流后，对采集到的中性线电流和剩余电流进行滤波处理，得到中性线电流的分量iN(t)和剩余电流的分量iR(t)；
步骤c，线路终端单元判断采集到的剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ，如果剩余电流分量iR(t)大于阈值γ，执行步骤d，如果剩余电流分量iR(t)小于等于阈值γ，返回步骤a；
步骤d，当剩余电流分量iR(t)是否大于预设定的阈值γ时，线路终端单元启动故障判定条件，若当前监测点的中性线电流分量iN(t)和剩余电流分量iR(t)同时满足幅值关系判据和相位关系判据，执行步骤f，否则执行步骤e；
步骤e，当前监测点的中性线电流分量iN(t)和剩余电流分量iR(t)未同时满足幅值关系判据和相位关系判据，线路终端单元判断对应线路发生因非接地故障扰动，并返回步骤a；
步骤f，当线路终端单元判断其对应的线路的下游发生漏电故障。
2.根据权利要求1所述的低压配电网漏电故障检测方法，其特征在于：所述的阈值γ，对于配电变压器出线处，γ设为200～400mA；对于供电半径大于250m的线路，γ设为400～600mA；对于各分支线路，γ设为40～60mA；对于用户进线处，γ设为20～40mA。
3.根据权利要求1所述的低压配电网漏电故障检测方法，其特征在于：在所述的步骤e中，所述的幅值关系判据为：
其中，β取值为1.0～1.5。
4.根据权利要求3所述的低压配电网漏电故障检测方法，其特征在于：所述的β取值为1.2。
5.根据权利要求1所述的低压配电网漏电故障检测方法，其特征在于：在所述的步骤e中，所述的相位关系判据为：
其中，α取值为5°～15°。
6.根据权利要求5所述的低压配电网漏电故障检测方法，其特征在于：所述的α取值为10°。
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