CN115459230A - 一种新能源场站单相接地故障判断保护系统及方法 - Google Patents

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李毅
刘诚威
李泽财
任民
牛利涛
陈少华
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Abstract

本发明提供了一种新能源场站单相接地故障判断保护系统及方法，能够准确反映和切除单相接地故障，保证电力系统的正常运行；主变压器的高压侧经主变高压侧断路器后连接电网，主变压器的低压侧经进线断路器与供配电母线连接，接地变压器的高压侧经接地变断路器与供配电母线连接，其包括：设置于主变压器的低压侧与进线断路器之间的主变低压侧电压互感器；设置于接地变压器的低压侧与地之间的接地变零序电流互感器；以及根据接地变零序电流互感器所检测到的零序电流和主变低压侧电压互感器所检测到的零序电压进行故障判断，并在所检测到的零序电流或零序电压超限时输出控制信号来使主变压器的高压侧开关和/或低压侧开关动作的驱动控制器。

Description

一种新能源场站单相接地故障判断保护系统及方法
技术领域
本发明涉及电力系统故障保护技术领域，具体为一种新能源场站单相接地故障判断保护系统及方法。
背景技术
新能源场站站内集电线35kV、10kV电压等级，有不接地系统、消弧线圈接地系统、电阻接地系统，其中电阻接地系统的应用比较广泛，装有接地电阻的接地变大多安装于35kV、10kV配电母线，若变压器低压侧发生单相接地故障，接地变零序保护动作，虽然接地变切除，接地故障量消失，但变压器低压侧单相接地故障仍不能切除；部分场站接地变安装于母线低压侧，变压器低压侧发生单相接地故障，通过接地变零序保护动作，变压器低压侧单相接地故障虽然可以切除，但接地变有些故障会引起主变压器差动等保护动作，造成主变压器停电，事故停电范围扩大的情况，进而影响电力系统的运行。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种新能源场站单相接地故障判断保护系统及方法，其能够准确反映和切除单相接地故障，并保证电力系统的正常运行。
其技术方案是这样的：
一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其包括主变压器、接地变压器，所述主变压器的高压侧经主变高压侧断路器后连接电网，所述主变压器的低压侧经进线断路器与供配电母线连接，所述接地变压器的高压侧经接地变断路器与所述供配电母线连接，其特征在于，其还包括：
设置于所述主变压器的低压侧与所述进线断路器之间的主变低压侧电压互感器；
设置于所述接地变压器的低压侧与地之间的接地变零序电流互感器；
以及根据所述接地变零序电流互感器所检测到的零序电流和所述主变低压侧电压互感器所检测到的零序电压进行故障判断，并在所检测到的零序电流或零序电压超限时输出控制信号来使所述主变压器的高压侧开关和/或低压侧开关动作的驱动控制器。
其进一步特征在于：
当所述接地变零序电流互感器所检测到的零序电流超过第一保护限值时，所述驱动控制器控制所述进线断路器、接地变断路器跳开，并记忆保持零序电流一定时间；
当所述主变低压侧电压互感器所检测到的零序电压超过第二保护限值时，所述驱动控制器控制所述主变高压侧断路器跳开；
所述供配电母线上的电压为10KV或35kV；
一种新能源场站单相接地故障判断保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过接地变零序电流互感器采集零序电流I0，通过主变低压侧电压互感器采集零序电压U0；
S2、采集所述进线断路器位置信息，若零序电流I0超过第一保护限值时，判断主变压器低压侧故障，所述驱动控制器控制所述进线断路器、接地变断路器跳开，切除所述主变压器低压侧故障线路，并记忆保持零序电流5s～10s；
S3、切除故障线路后，若仍存在故障，且满足故障判断条件，则所述驱动控制器控制所述主变高压侧断路器跳开。
其进一步特征在于：
所述步骤S3中，故障判断包括以下条件的逻辑与：
主变高压侧断路器在合位，所述进线断路器位于分位；
所述主变低压侧电压互感器无断线；
供配电母线的正序电压U1＞30V、负序电压U2＜8V；
3U0＞60V。
本发明的有益效果是，通过安装于主变压器低压侧的主变低压侧电压互感器和安装于接地变压器低压侧的接地变零序电流互感器，采集零序电压和零序电流，可构成零序电压和记忆零序电流共同作用的接地保护，主变压器低压侧发生单相接地故障，进线断路器、接地变断路器跳开，接地变退出运行，若仍存在故障，且满足故障判断条件，则跳开主变高压侧断路器，切除主变压器高压侧故障线路，从而可实现准确判断和切除单相接地故障，进而保证了电力系统的正常运行，具有较好的经济使用价值。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的控制逻辑示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
如图1、图2所示，一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其包括主变压器1、接地变压器2，主变压器1的高压侧经主变高压侧断路器3后连接电网(图中未示出)，主变压器1的低压侧经进线断路器4与供配电母线5连接，接地变压器2的高压侧经接地变断路器6与供配电母线5连接，供配电母线5上的电压为10KV或35kV；其还包括：
设置于主变压器1的低压侧与进线断路器4之间的主变低压侧电压互感器7；
设置于接地变压器2的低压侧与地之间的接地变零序电流互感器8；
以及根据接地变零序电流互感器8所检测到的零序电流和主变低压侧电压互感器7所检测到的零序电压进行故障判断，并在所检测到的零序电流或零序电压超限时输出控制信号来使主变压器1的高压侧开关和/或低压侧开关动作的驱动控制器(图中未示出)，驱动控制器采用的现有控制器，即具有当接地变零序电流互感器8所检测到的零序电流超过第一保护限值时，驱动控制器输出控制进线断路器4、接地变断路器6跳开的控制信号，并记忆保持零序电流一定时间；
当主变低压侧电压互感器7所检测到的零序电压超过第二保护限值时，驱动控制器输出控制主变高压侧断路器3跳开的控制信号。
本发明中的第一保护限值、第二保护限值可根据实际情况设定数值。
一种新能源场站单相接地故障判断保护方法，包括以下步骤：
S1、通过接地变零序电流互感器8采集零序电流I0，通过主变低压侧电压互感器7采集零序电压U0；
S2、采集进线断路器4位置信息，若零序电流I0超过第一保护限值时，判断主变压器低压侧故障，驱动控制器控制进线断路器4、接地变断路器6跳开，切除主变压器1低压侧故障线路(如图1中的闪电箭头位置处)，并记忆保持零序电流5s～10s；
S3、切除故障线路后，若仍存在故障，且满足故障判断条件，则驱动控制器控制主变高压侧断路器3跳开；
具体地，故障判断包括以下条件的逻辑与：
主变高压侧断路器3在合位，进线断路器4位于分位；
主变低压侧电压互感器7无断线；
供配电母线5的正序电压U1＞30V、负序电压U2＜8V；
3U0＞60V。
本发明通过安装于主变压器1低压侧的主变低压侧电压互感器7和安装于接地变压器2低压侧的接地变零序电流互感器8，采集零序电压和零序电流，可构成零序电压和记忆零序电流共同作用的接地保护，主变压器1低压侧发生单相接地故障，进线断路器4、接地变断路器6跳开，接地变压器退出运行，若仍存在故障，且满足故障判断条件，则跳开主变高压侧断路器3，切除主变压器高压侧故障线路，从而可实现准确判断和切除单相接地故障，进而保证了电力系统的正常运行。
如图1中，本发明若还需要对集电线上进行故障判断保护，仍可根据本发明的方法，在集电线上安装集电线断路器9和集电线零序电流互感器10，集电线断路器9与供配电母线5相连，集电线零序电流互感器10位于集电线始端。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其包括主变压器、接地变压器，所述主变压器的高压侧经主变高压侧断路器后连接电网，所述主变压器的低压侧经进线断路器与供配电母线连接，所述接地变压器的高压侧经接地变断路器与所述供配电母线连接，其特征在于，其还包括：
设置于所述主变压器的低压侧与所述进线断路器之间的主变低压侧电压互感器；
设置于所述接地变压器的低压侧与地之间的接地变零序电流互感器；
以及根据所述接地变零序电流互感器所检测到的零序电流和所述主变低压侧电压互感器所检测到的零序电压进行故障判断，并在所检测到的零序电流或零序电压超限时输出控制信号来使所述主变压器的高压侧开关和/或低压侧开关动作的驱动控制器。
2.根据权利要求1所述的一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其特征在于：当所述接地变零序电流互感器所检测到的零序电流超过第一保护限值时，所述驱动控制器控制所述进线断路器、接地变断路器跳开，并记忆保持零序电流一定时间。
3.根据权利要求1所述的一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其特征在于：当所述主变低压侧电压互感器所检测到的零序电压超过第二保护限值时，所述驱动控制器控制所述主变高压侧断路器跳开。
4.根据权利要求1所述的一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，其特征在于：所述供配电母线上的电压为10KV或35kV。
5.一种新能源场站单相接地故障判断保护方法，其特征在于：包括如权利要求1～4任一所述的一种新能源场站单相接地故障判断保护系统，
所述方法还包括以下步骤：
S1、通过接地变零序电流互感器采集零序电流I0，通过主变低压侧电压互感器采集零序电压U0；
S2、采集所述进线断路器位置信息，若零序电流I0超过第一保护限值时，判断主变压器低压侧故障，所述驱动控制器控制所述进线断路器、接地变断路器跳开，切除所述主变压器低压侧故障线路，并记忆保持零序电流5s～10s；
S3、切除故障线路后，若仍存在故障，且满足故障判断条件，则所述驱动控制器控制所述主变高压侧断路器跳开。
6.根据权利要求5所述的一种新能源场站单相接地故障判断保护方法，其特征在于：其特征在于：所述步骤S3中，故障判断包括以下条件的逻辑与：
主变高压侧断路器在合位，所述进线断路器位于分位；
所述主变低压侧电压互感器无断线；
供配电母线的正序电压U1＞30V、负序电压U2＜8V；
3U0＞60V。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116047355A (zh) * 2022-12-28 2023-05-02 山东理工大学 基于高压侧电流信号的接地变压器运行工况在线检测方法
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