CN116973686A - 一种谐振接地系统故障点残流测算方法和装置 - Google Patents

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田君杨
王道松
黄超
杨南松
黎丽洁
韦晗
李海勇
黄中礼
朱明龙
蒋连钿
林桢
韦彩云
李优
杨万渊
商琼玲
程朝飞
黄鸿华
陈琳
李秋月
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Abstract

本发明属于配电自动化技术领域，尤其涉及谐振接地系统故障点残流测算方法和装置，方法包括系统正常，调整消弧线圈档位记录母线零序电压和消弧线圈电流以计算系统三相对地导纳，计算得到消弧线圈导纳；当单相接地故障，记录消弧线圈档位、母线零序电压和消弧线圈电流，计算消弧线圈导纳；计算系统正常时，消弧线圈档位母线零序电压；计算故障点残流。能够在系统发生单相接地故障后，利用母线零序电压和消弧线圈电流等故障零序电气量，实现谐振接地系统的故障点残流测算。无需单独测量设备，利用系统已有母线电压互感器和消弧线圈电流互感器即可完成信号测量。适用于随调式消弧线圈和预调式消弧线圈，适用性较强。

Description

一种谐振接地系统故障点残流测算方法和装置
技术领域
本发明属于配电自动化技术领域，尤其涉及一种谐振接地系统故障点残流测算方法和装置。
背景技术
在谐振接地系统中，单相接地故障为最主要的故障类型之一，占比在80％左右。尽管经消弧线圈的补偿后，故障点残流相对较小，短时间内对电力设备和系统的稳定性危害不大，但是也存在极大的隐患，如果不及时处理，很容易引发火灾、大面积停电等更为严重的社会事故。因此，故障点残流测算对于故障风险防范具有重要指导意义。
发明内容
为了解决或者改善上述问题，本发明提供了一种谐振接地系统故障点残流测算方法和装置，具体技术方案如下：
本发明提供一种谐振接地系统故障点残流测算方法，包括：当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压/>和消弧线圈电流计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压基于所述母线零序电压/>所述母线零序电压/>所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
优选的，所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
优选的，所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压/>
优选的，所述故障点残流
优选的，所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
本发明提供一种谐振接地系统故障点残流测算装置，包括：
第一模块，用于当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；
第二模块，用于当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压和消弧线圈电流/>计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；
第三模块，用于计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压
第四模块，用于基于所述母线零序电压所述母线零序电压/>所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
优选的，所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
优选的，所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压/>
优选的，所述故障点残流
优选的，所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
本发明的有益效果为：
(1)能够在系统发生单相接地故障后，利用母线零序电压和消弧线圈电流等故障零序电气量，实现谐振接地系统的故障点残流测算。
(2)无需单独测量设备，利用系统已有母线电压互感器和消弧线圈电流互感器即可完成信号测量。
(3)适用于随调式消弧线圈和预调式消弧线圈，适用性较强。
附图说明
图1是根据本发明的利用系统不对称信息的故障点残流测算方法流程图；
图2是根据本发明的仿真所采用的典型10kV配电网系统结构。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
配电网中普遍存在系统不对称现象，系统不对称打破了零序回路的封闭性，因此，在系统正常运行时，母线零序电压并不等于0。系统不对称给系统带来一定威胁的同时，也反映了系统的结构特点，可以考虑利用系统不对称信息进行故障点残流测算。
为解决背景提到的技术问题，本发明提供一种谐振接地系统故障点残流测算方法，包括：当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压/>和消弧线圈电流/>计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压/>基于所述母线零序电压/>所述母线零序电压所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压
所述故障点残流
所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
本发明提供一种谐振接地系统故障点残流测算装置，包括：
第一模块，用于当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；
第二模块，用于当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压和消弧线圈电流/>计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；
第三模块，用于计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压
第四模块，用于基于所述母线零序电压所述母线零序电压/>所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压
所述故障点残流
所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
如图1所示一种谐振接地系统故障点残流测算方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流，基于如下公式，计算系统三相对地导纳其中，YΣ为系统三相对地导纳，n为消弧线圈档位，即消弧线圈档位从1调整至n，/>和/>分别为系统正常运行时对应消弧线圈档位的消弧线圈电流和母线零序电压；
步骤2：记录消弧线圈档位x和系统正常运行时母线零序电压
步骤3：基于如下公式，计算系统正常运行时的消弧线圈导纳
步骤4：单相接地故障时，记录消弧线圈档位y、母线零序电压和消弧线圈电流；
步骤5：基于如下公式，计算单相接地故障时的消弧线圈导纳其中，Y0为消弧线圈导纳，/>和/>分别为单相接地故障时消弧线圈电流和母线零序电压；
步骤6：基于如下公式，计算系统正常运行时消弧线圈档位为y时的母线零序电压：其中，/>为系统正常运行时消弧线圈档位为y时的母线零序电压；
步骤7：基于如下公式，计算故障点残流其中，/>为故障点残流。
在本申请的一种实现方式中，所述步骤5中单相接地故障时的消弧线圈导纳Y0y可基于如下公式以及利用系统正常运行调整消弧线圈档位时记录的母线零序电压与消弧线圈电流计算：
如图2所示，在仿真所采用的典型10kV配电网系统中，其中，L1～L4为对称线路，包含电缆线路、架空线路和混合线路，不同线路类型的线路分布参数如表1所示，其中，R0u、L0u和C0u分别为分布电阻、电感和电容参数；L5为不对称线路，其三相对地参数如表2所示。仿真频率为50Hz。
表1架空线及电缆线路分布参数
表2三相对地参数(L5)
在系统正常运行状态下，依次调整消弧线圈档位，假设消弧线圈一共8个档位，其电感值为Lp＝0.10～0.45H，且极差为0.05H，记录档位调整后消弧线圈电流iLN和母线零序电压u0N，并计算中性点零序导纳，如表3所示。
表3正常运行状态下的消弧线圈信息
计算系统三相对地导纳，可得：YΣ＝0.11+j 18.64mS。
在系统接地故障状态下，设置接地故障的过渡电阻Rf为100Ω，在故障发生后，消弧线圈电感值由Lp＝0.45H调整至Lp＝0.20H，进行单相接地故障，记录母线零序电压u0F和故障点残流if(故障点残流在实际故障中无法采集，但是在仿真中易于获取并用于验证测算方法的准确性)。单相故障发生时母线零序电压u0F＝5.31∠-8.9°kV，测算故障点残流为9.57∠-120.3°A，与在仿真中实际测量得到的故障点残流9.40∠-120.8°A接近。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，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，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种谐振接地系统故障点残流测算方法，其特征在于，包括：
当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；
当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压和消弧线圈电流计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；
计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压
基于所述母线零序电压所述母线零序电压/>所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
2.根据权利要求1所述谐振接地系统故障点残流测算方法，其特征在于，所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
3.根据权利要求2所述谐振接地系统故障点残流测算方法，其特征在于，所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压/>
4.根据权利要求3所述谐振接地系统故障点残流测算方法，其特征在于，所述故障点残流
5.根据权利要求4所述谐振接地系统故障点残流测算方法，其特征在于，所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
6.一种谐振接地系统故障点残流测算装置，其特征在于，包括：
第一模块，用于当谐振接地系统正常运行时，调整消弧线圈档位，记录母线零序电压和消弧线圈电流/>以计算得到系统三相对地导纳YΣ，根据所述消弧线圈档位和所述母线零序电压/>以计算得到消弧线圈导纳Y0x；
第二模块，用于当出现单相接地故障时，记录对应的消弧线圈档位y、母线零序电压和消弧线圈电流/>计算故障时的消弧线圈导纳Y0y；
第三模块，用于计算系统正常时，消弧线圈档位y对应的母线零序电压
第四模块，用于基于所述母线零序电压所述母线零序电压/>所述系统三相对地导纳YΣ和所述消弧线圈导纳Y0y，计算故障点残流。
7.根据权利要求6所述谐振接地系统故障点残流测算装置，其特征在于，所述系统三相对地导纳其中，n为消弧线圈档位。
8.根据权利要求7所述谐振接地系统故障点残流测算装置，其特征在于，所述消弧线圈导纳所述消弧线圈导纳/>所述母线零序电压/>
9.根据权利要求8所述谐振接地系统故障点残流测算装置，其特征在于，所述故障点残流
10.根据权利要求9所述谐振接地系统故障点残流测算装置，其特征在于，所述消弧线圈导纳所述/>为系统正常且消弧线圈档位为y时的消弧线圈电流。
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