CN117559372B - 小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和介质 - Google Patents

小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和介质 Download PDF

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CN117559372B CN202410040556.7A CN202410040556A CN117559372B CN 117559372 B CN117559372 B CN 117559372B CN 202410040556 A CN202410040556 A CN 202410040556A CN 117559372 B CN117559372 B CN 117559372B
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Abstract

本发明提出了一种小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和介质,该方法包括:在检测点的第一侧和第二侧设置第一和第二继电保护装置;通过继电保护装置采集第一侧的第一零序电压和第一零序电流和第二侧的第二零序电压和第二零序电流并进行交互对齐;对第一零序电流和第二零序电流计算得到第一零序电流突变量和第二零序电流突变量;判断第一零序电压和第二零序电压是否符合第一阈值规则得到第一判断结果;当结果为系统发生故障,判断第一零序电流突变量是否符合第二阈值规则得到第一侧的第二判断结果;当第一侧和第二侧的第二判断结果为区内故障,进行小电流接地保护。能够提高接地故障定位的精准度,从而提高单相接地保护可靠性。

Description

小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及小电流接地技术领域,特别涉及一种小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
当前,在6~66kV中压供电系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式,即为小电流接地系统。在小电流接地系中,单相接地故障是一种最常见的临时性故障,单相接地故障是指电力系统中的某一相(A相、B相或C相)与地之间发生了接地故障,导致电流通过接地路径回流到地面。由于单相接地时故障点电流很小,尤其是中性点经消弧线圈接地的配电网中故障选线很困难,因此,单相接地故障选线是一个复杂而又艰巨的难题。当前,主要通过直接或间接分析和线路/>的方法实现故障定位,但是因为供电系统存在不平衡/>,单相接地时故障点稳态电流很小,故障暂态过程持续时间又非常短暂,误判率极高。因此,急需一种能够精准对故障位置进行定位和隔离的单相接地保护方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种小电流接地系统的单相接地保护方法、装置、设备和存储介质,能够提高对接地故障定位的精准度,从而提高单相接地保护的可靠性。
第一方面,本发明实施例提供了一种小电流接地系统的单相接地保护方法,包括:
在检测点的第一侧设置第一继电保护装置,在所述检测点的第二侧设置第二继电保护装置,其中,所述第一侧和所述第二侧为相对侧;
通过所述第一继电保护装置采集所述第一侧的第一零序电压和第一零序电流,通过所述第二继电保护装置采集所述第二侧的第二零序电压和第二零序电流,并根据时标将所述第一继电保护装置采集的数据和所述第二继电保护装置采集的数据进行数据交互和对齐;
对所述第一零序电流进行零序电流突变量计算,得到第一零序电流突变量,并对所述第二零序电流进行零序电流突变量计算,得到第二零序电流突变量,计算公式为:;其中,当对所述第一零序电流进行零序电流突变量计算时,/>为所述第一零序电流突变量,/>为所述第一零序电流,K为采样所述第一零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样所述第一零序电流的所述当前时刻的1个所述工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样所述第一零序电流的所述当前时刻的2个所述工频周期之前的采样时刻;当对所述第二零序电流进行零序电流突变量计算时,/>为所述第二零序电流突变量,/>为所述第二零序电流,K为采样所述第二零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样所述第二零序电流的所述当前时刻的1个所述工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样所述第二零序电流的所述当前时刻的2个所述工频周期之前的采样时刻;
判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果,其中,所述第一阈值规则用于指示配电网小电流接地系统是否发生故障;
当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,其中,所述第二阈值规则用于指示故障类型;
当所述第一侧的所述第二判断结果为区内故障,则通过通讯通道获取所述第二侧的所述第二判断结果;
当所述第二侧的所述第二判断结果为所述区内故障,则进行小电流接地保护处理。
在本发明的一些实施例中,所述判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果,包括:
通过所述通讯通道获取所述第二侧的所述第二零序电压;
当所述第一零序电压大于预设的零序电压阈值,并且所述第二零序电压大于所述零序电压阈值,则将所述第一判断结果确定为所述配电网小电流接地系统发生故障。
在本发明的一些实施例中,当所述第一判断结果确定为所述配电网小电流接地系统发生故障,在所述判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果步骤之后,还包括:
在所述配电网小电流接地系统的每一条线路中设置所述检测点,根据各个所述检测点对应的所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量对所述线路进行检查;
当同一条所述线路中的所述第一零序电流突变量和/或所述第二零序电流突变量大于所述零序电压阈值,则将对应的所述线路确定为故障线路。
在本发明的一些实施例中,所述当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,包括:
当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量的正负值相反,
或者,
分别将所述第一零序电流突变量的绝对值和所述第二零序电流突变量的绝对值与预设的突变量阈值进行对比,当其中一个绝对值大于所述突变量阈值,另一个数值小于所述突变量阈值,
则将所述第一侧的所述第二判断结果确定为区内故障。
在本发明的一些实施例中,所述当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,还包括:
当所述第一零序电流突变量的绝对值和所述第二零序电流突变量的绝对值均大于所述突变量阈值时,则分别判断所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流的正负值情况;
当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量均为正值时,或者,当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量均为负值时,将所述第一侧的所述第二判断结果确定为区外故障。
在本发明的一些实施例中,在所述第一继电保护装置所在位置设置第一开关,在所述第二继电保护装置所在位置设置第二开关,所述当所述第二侧的所述第二判断结果为所述区内故障,则进行小电流接地保护处理,包括:
当所述第一侧和所述第二侧的所述第二判断结果均为所述区内故障,则断开所述第一开关和所述第二开关。
第二方面,本发明实施例提供了一种小电流接地系统的单相接地保护装置,包括少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个控制处理器执行,以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述第一方面所述的小电流接地系统的单相接地保护方法。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括有如上述第二方面所述的小电流接地系统的单相接地保护装置。
第四方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面所述小电流接地系统的单相接地保护方法。
根据本发明实施例的小电流接地系统的单相接地保护方法,至少具有如下有益效果:在检测点的第一侧设置第一继电保护装置,在所述检测点的第二侧设置第二继电保护装置,其中,所述第一侧和所述第二侧为相对侧;通过所述第一继电保护装置采集所述第一侧的第一零序电压和第一零序电流,通过所述第二继电保护装置采集所述第二侧的第二零序电压和第二零序电流,并根据时标将所述第一继电保护装置采集的数据和所述第二继电保护装置采集的数据进行数据交互和对齐;对所述第一零序电流进行零序电流突变量计算,得到第一零序电流突变量,并对所述第二零序电流进行零序电流突变量计算,得到第二零序电流突变量;判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果,其中,所述第一阈值规则用于指示配电网小电流接地系统是否发生故障;当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,其中,所述第二阈值规则用于指示故障类型;当所述第一侧的所述第二判断结果为区内故障,则通过通讯通道获取所述第二侧的所述第二判断结果;当所述第二侧的所述第二判断结果为所述区内故障,则进行小电流接地保护处理。通过第一阈值规则对零序电压进行判断,初步判断系统是否有故障;通过第二阈值规则对两侧的零序电流突变量进行判断,确定故障类型,其中故障类型也标明了故障位置,如果两侧的故障类型都是区内故障,则说明在第一继电保护装置和第二继电保护装置之间的位置上存在故障,因此需要进行小电流接地保护处理。仅需比较线路两侧的零序电流的突变情况,即可精准判定故障时是否发生在被保护线路中。同时突变量受电流大小、故障暂态过程持续时间的影响很小,因此误判率较低,从而提高了对故障定位的精准性,从而提高单相接地保护的可靠性。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的小电流接地系统的单相接地保护方法的流程图;
图2是本发明一个实施例提供的系统单相接地故障零序电流流向示意图;
图3是本发明一个实施例提供的数据采集交互示意图;
图4是本发明另一个实施例提供的小电流接地系统的单相接地保护装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
在现有方案中:
单条线路接地保护一般通过直接或间接分析和线路/>的方法实现故障定位。因为供电系统存在不平衡/>,单相接地时故障点稳态电流很小,故障暂态过程持续时间又非常短暂,误判率极高。
变电站接地故障选线装置则都是用直接或间接比较接地线路和非故障线路/>的方法实现故障选线。直接比较接地线路和非故障线路的零序电流/>最简单、误差最小。但是这种方法因为需要同时采集故障线路和非故障线路的零序电流,只能应用于变电站选线装置,无法实现单条线路的故障定位功能。
下面基于附图,对本发明实施例的控制方法作进一步阐述。
参照图1,图1为本发明实施例提供的一种小电流接地系统的单相接地保护方法的流程图,该小电流接地系统的单相接地保护方法包括但不限于有以下步骤:
步骤S100,在检测点的第一侧设置第一继电保护装置,在检测点的第二侧设置第二继电保护装置,其中,第一侧和第二侧为相对侧;
步骤S200,通过第一继电保护装置采集第一侧的第一零序电压和第一零序电流,通过第二继电保护装置采集第二侧的第二零序电压和第二零序电流,并根据时标将第一继电保护装置采集的数据和第二继电保护装置采集的数据进行数据交互和对齐;
步骤S300,对第一零序电流进行零序电流突变量计算,得到第一零序电流突变量,并对第二零序电流进行零序电流突变量计算,得到第二零序电流突变量;
步骤S400,判断第一零序电压和第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果,其中,第一阈值规则用于指示配电网小电流接地系统是否发生故障;
步骤S500,当第一判断结果为配电网小电流接地系统发生故障,则通过第二零序电流突变量判断第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到第一侧的第二判断结果,其中,第二阈值规则用于指示故障类型;
步骤S600,当第一侧的第二判断结果为区内故障,则通过通讯通道获取第二侧的第二判断结果;
步骤S700,当第二侧的第二判断结果为区内故障,则进行小电流接地保护处理。
需要说明的是,在小电流接地系统中发生单相接地故障时,故障与非故障线路零序电流反相。所有非故障线路的零序电流(包括故障线路故障点下端的零序电流)会汇聚到故障点,并经过故障线路流回系统母线。即非故障线路的零序电流从母线流向大地;故障线路中,故障点上游的开关的零序电流流向母线,故障点下游的零序电流流向大地。如图2所示,Ln线路发生单相接地故障,故障点位于MN之间;L1、L2等线路为非故障线路。非故障线路的零序电流、/>等从系统母线流向大地。故障线路中,故障点上游的零序电流流向系统母线;故障点下游的零序电流流向大地。即故障区域MN两侧检测到的零序电流方向相反;非故障区域KM两侧检测到的零序电流方向相同。因此,参考图3,在被保护线路确定检测点,能够理解的是,为了提高定位的精准度,可以设置多个检测点,在每个检测点的两侧分别装有一台继电保护装置,示例性地,将两侧分别命名为第一侧和第二侧,参考图2,假设M侧为本侧,即为第一侧,N侧为相对侧,即为第二侧,第一侧上设置有第一继电保护装置,第二侧设置有第二继电保护装置。第一继电保护装置采集在第一侧的第一零序电压和第一零序电流;第二继电保护装置采集在第二侧的第二零序电压和第二零序电流。更进一步地,第一继电保护装置采集的第一零序电压和第一零序电流等采样数据和其他如保护状态等数据需要与第二继电保护装置采集的第二零序电压和第二零序电流等采样数据和其他如保护状态等数据按照时标交互和对齐,示例性地,第一继电保护装置和第二继电保护装置可以通过差动保护的原理实现数据采样的同步。可以看出,继电保护装置必须具备数据采样对齐同步功能和采样数据交互功能,示例性地,可以采用差动保护装置实现这些功能,但不必须具有差动保护装置中的分相差动保护功能和零序差动保护功能,在此不对采用的具体的装置类型做限定,只需要装置中具备数据采样对齐同步功能和采样数据交互功能即可。同时,通过差动保护使用的通讯通道,如光纤、网线或无线通道等,将本侧的零序电压/>、零序电流/>传输到对侧继电保护装置;每台继电保护装置将接收到的零序电压、零序电流等采样数据按时标对齐,也就是说,将第一侧的第一零序电压、第一零序电流传输到第二侧继电保护装置,同时,将第二侧的第二零序电压、第二零序电流传输到第一侧继电保护装置。能够理解的是,第一侧或第二侧并不特定指代检测点的哪一侧,当将检测点的其中一侧确定为第一侧的时候,则对应性地将第一侧的相对侧作为第二侧。
需要说明的是,判断本侧的第一零序电压和相对侧的第二零序电压是否符合第一阈值规则,要注意的是,如果系统中出现故障,那么在这个系统中任何一条线路的任何位置上的零序电压都会发生变化,因此,如果符合第一阈值规则,则认为系统发生了故障,需要进一步对故障进行定位,如果不符合,则认为系统并没有发生故障,不用采取保护措施。在这一步骤中,仅仅是对配网小电流接地系统是否发生故障的判断,也就是说,此时并没有执行小电流接地保护的相关处理操作。
需要说明的是,通过第二零序电流突变量判断第一零序电流突变量的是否符合第二阈值规则,用来判断第一侧是属于什么故障类型的,同时,还需要获取第二侧的第二判断结果,因为第二侧可能是不同类型的故障类型,最终根据两侧的故障类型决定是否采取小电流接地保护,只有两侧都为区内故障时,才决定采用小电流接地保护,要注意的是,因为最开始两侧的继电保护装置采集到数据之后,会相互根据时标,通过通讯通道进行数据交互和数据对齐,降低继电保护装置时延的影响,从而为后续数据计算进行提供基础,但是,数据通过通讯通道进行交互的过程中,通讯通道可能会出现无线通道中断、光纤衰变等等问题,导致存在数据传输中断、数据传输过程中时延较大等情况,甚至在对数据采样过程中,也可能因为装置存在问题导致数据采样存在较大误差等等情况,或者存在其他可能的问题,因此,虽然第一侧通过第二零序电流突变量判断第一零序电流突变量是否符合第二阈值规则,并且第二侧通过第一零序电流突变量判断第二零序电流突变规则,在理论上第一侧和第二侧的第二判断结果应该相同,但是在实际应用中,在上述提到的问题的影响下,可能会导致出现计算出第一侧为区内故障,但是第二侧为区外故障的情况。因此,为了提高对故障定位的准确性,提高对故障类型判断的可靠性,在第一侧根据第一继电保护装置采集的数据,和通过交互对齐获取到的对侧的数据进行相关计算,确定第一侧为区内故障之后,还需要通过获取第二侧根据第二继电保护装置采集的数据,和通过交互对齐获取的第一侧的数据进行相关计算,得到第二侧的第二判断结果,直到确认第二侧也为区内故障,才执行小电流接地保护。其中,故障类型包括区内故障和区外故障:区内故障指的是故障发生在继电保护所负责保护的电力系统内部。例如,故障可能发生在发电机、变压器、电缆线路、开关设备等电力系统元件中。区外故障指的是故障发生在继电保护所负责保护的电力系统范围外。例如,故障可能发生在输电线路、变电站外部的供电系统、与电力系统不直接相连的设备等。继电保护系统通常无法直接检测到这些故障,因为其监测范围仅限于其所保护的电力系统内部。这意味着在区外故障发生时,继电保护系统无法直接采取动作来隔离故障,可能需要其他措施来协助隔离故障并保护电力系统的设备和人员安全。因此,如果两侧的第二判断结果是区内故障,则需要执行小电流接地保护处理操作,如果有一侧的第二判断结果是区外故障,或者两侧的第二判断结果都是区外故障,则说明故障并不在第一继电保护装置和第二继电保护装置的区间内,则不需要执行小电流接地保护处理操作。更进一步地,小电流接地保护处理操作包括切断故障电路、触发断路器或开关等,以隔离接地故障,以减少潜在的危害。
需要说明的是,将区内故障判定结果通过通讯通道传递到对侧,同时等待对侧判定结果。规定时间内,如果对侧也判定为区内故障,则两侧同时发出保护动作指令,执行小电流接地保护操作;如果对侧判定为区外故障或超时,则整组复归判断,重新开始执行判断第一零序电压和第二零序电压是否符合第一阈值规则。
在另一实施例中,判断第一零序电压和第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果这一步骤,包括但不限于以下步骤:
通过通讯通道获取第二侧的第二零序电压;
当第一零序电压大于预设的零序电压阈值,并且第二零序电压大于零序电压阈值,则将第一判断结果确定为配电网小电流接地系统发生故障。
需要说明的是,假设第一侧的第一零序电压为U0M,第二侧的第二零序电压为U0N,零序电压阈值为U0d,因为当系统的线路中任意一处出现故障,则整个系统中的零序电压都会对应发生变化,因此,当U0M>U0d并且U0N>U0d,则认为系统中存在故障。否则,重复执行判断第一零序电压和第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果这一步骤。
在另一实施例中,当第一判断结果确定为配电网小电流接地系统发生故障,在判断第一零序电压和第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果步骤之后,还包括但不限于以下步骤:
在配电网小电流接地系统的每一条线路中设置检测点,根据各个检测点对应的第一零序电流突变量和第二零序电流突变量对线路进行检查;
当同一条线路中的第一零序电流突变量和/或第二零序电流突变量大于零序电压阈值,则将对应的线路确定为故障线路。
需要说明的是,在确定系统中存在故障后,需要对故障的具体位置进行定位,系统中存在很多的线路,而如果一条线路发生故障,那么故障点上游的零序电流突变量通常会很大。当一条线路发生故障时,故障点上游的电流会流向母线,导致零序电流突变。因此,在系统中的每条线路中设置检测点,为了提高检测的精准度,可以在一条线路上同时设置多个检测点,然后判断同一条线路上任意一个检测点的第一侧的第一零序电流突变量的绝对值|ΔI0M或者第二侧的第二零序电流突变量的绝对值|ΔI0N|是否超过预设的突变量阈值I0d。如果|ΔI0M|>I0d或者|ΔI0N|>I0d,则认为该条线路存在故障,作为故障线路;否则,复归保护启动,重新开始判断第一零序电压和第二零序电压是否符合第一阈值规则。
在另一实施例中,当第一判断结果为配电网小电流接地系统发生故障,则通过第二零序电流突变量判断第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到第一侧的第二判断结果,包括但不限于以下步骤:
当第一零序电流突变量和第二零序电流突变量的正负值相反,
或者,
分别将第一零序电流突变量的绝对值和第二零序电流突变量的绝对值与预设的突变量阈值进行对比,当其中一个绝对值大于突变量阈值,另一个数值小于突变量阈值,
则将第一侧的第二判断结果确定为区内故障。
需要说明的是,第一零序电流突变量或者第二零序电流突变量的计算公式为:
其中,当对第一零序电流进行零序电流突变量计算时,为第一零序电流突变量,/>为第一零序电流,K为采样第一零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样第一零序电流的当前时刻的1个工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样第一零序电流的当前时刻的2个工频周期之前的采样时刻;当对第二零序电流进行零序电流突变量计算时,/>为第二零序电流突变量,/>为第二零序电流,K为采样第二零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样第二零序电流的当前时刻的1个工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样第二零序电流的当前时刻的2个工频周期之前的采样时刻。能够理解的是,工频周期是指交流电系统中电压或电流在一个完整周期内完成一次正向和负向的变化所需的时间。能理解的是,/>代表在K时刻的第一零序电流或者第二零序电流,同理,/>代表在(K-N)时刻的第一零序电流或者第二零序电流,代表在(K-2N)时刻的第一零序电流或者第二零序电流。
可以看出,零序电流突变量的正负值代表突变方向,如果第一零序电流突变量和第二零序电流突变量的正负值相反,则可以认为第一侧和第二侧分别位于故障点的上下游,因此,认为第一继电保护装置和第二继电保护装置之间存在故障,即,存在区内故障;但是,在检测过程中,可能会检测到零飘值,即电流一会正数一会负数的情况,此时,分别将第一零序电流突变量的绝对值和第二零序电流突变量的绝对值与突变量阈值进行对比,因为如果故障类型为区内故障,即故障点在第一侧和第二侧中间,则第一侧和第二侧肯定有一个处于故障点的上游,有一个处于故障点的下游,而故障线路中,故障点上游的零序电流流向母线,故障点下游的零序电流流向大地,即故障点的电流会经过上游流向母线,导致电流突变量很大,而故障点下游的电流流向大地,故障点下游自身可能存在电源之类的,而故障点往下游方向的电流已经流向大地,因此并不会对故障点下游的电流产生太大的影响,电流突变量对应的也很小,因此,如果第一零序电流突变量的绝对值和第二零序电流突变量的绝对值中,有一个绝对值大于根据先验知识预设的突变量阈值,而有一个小于突变量阈值,则说明故障发生在第一继电保护装置和第二继电保护装置之间,为区内故障。假设第一零序电流突变量为ΔI0M,第二零序电流突变量为ΔI0N,突变量阈值为I0d,则以下任一条件成立:ΔI0M>0,并且ΔI0N<0;ΔI0M<0,并且ΔI0N>0;|ΔI0M|>I0d,并且|ΔI0N|<I0d;|ΔI0N|>I0d,并且|ΔI0M|<I0d;可确认为本线路区间接地故障(简称区内故障)。
在另一实施例中,当第一判断结果为配电网小电流接地系统发生故障,则通过第二零序电流突变量判断第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到第一侧的第二判断结果这一步骤,还包括但不限于以下步骤:
当第一零序电流突变量的绝对值和第二零序电流突变量的绝对值均大于突变量阈值时,则分别判断第一零序电流突变量和第二零序电流的正负值情况;
当第一零序电流突变量和第二零序电流突变量均为正值时,或者,当第一零序电流突变量和第二零序电流突变量均为负值时,将第一侧的第二判断结果确定为区外故障。
需要说明的是,如果第一零序电流突变量和第二零序电流突变量的正负值相同在,则可以认为第一侧和第二侧位于故障点的同一侧,或者,如果第一零序电流突变量的绝对值和第二零序电流突变量的绝对值都大于突变量阈值,认为故障存在在第一继电保护装置和第二继电保护装置之外,即,故障类型为区外故障。具体地:假设第一零序电流突变量为,第二零序电流突变量为/>,突变量阈值为/>,如果|/>|>/>并且|/>|>/>,并且:(1)/>>0,并且/>>0;(2)/><0,并且/><0;以上任一条件满足,可确认为非本线路区间接地故障(简称区外故障),整组复归判断,重新判断第一零序电压和第二零序电压是否符合第一阈值规则。
在另一实施例中,在第一继电保护装置所在位置设置第一开关,在第二继电保护装置所在位置设置第二开关,当第二侧的第二判断结果为区内故障,则进行小电流接地保护处理,包括:
当第一侧和第二侧的第二判断结果均为区内故障,则断开第一开关和第二开关。
需要说明的是,在每个检测点的两侧都设置有继电保护装置,同时,挨着继电保护装置的位置设置开关,如图3所示,M侧即为第一侧,N侧即为第二侧,在第一侧设置有第一继电保护装置,在第二侧设置有第二继电保护装置,在第一继电保护装置位置所在处设置开关SW1,在第二继电保护装置位置所在处设置开关SW2,方便确定两台继电保护装置的区间内存在区内故障的时候,能够通过控制开关的跳开实现对故障的隔离切除。当两侧装置同时判断为区内故障时,经过相同的保护延时后输出跳闸命令,同时跳开被保护线路两侧的开关SW1和SW2,完成故障的切除和隔离,实现接地故障的精准定位和保护。
更进一步地,小电流接地系统的差动型单相接地保护功能运行于同一个检测点两侧的继电保护装置中。因此,继电保护装置必须具备数据采样同步功能和采样数据交互功能,数据采样同步功能,是指提供接地保护功能的两台设备的采样时刻是同时进行的,一般要求两台保护装置的采样时刻偏差≤40。采样数据交互功能,是指提供接地保护功能的两台设备能够实时将本侧的采样数据传输到对侧。另外,继电保护装置需要实时计算本侧和对侧零序电流的突变量。根据计算零序电流突变量的公式可知,突变量的计算需要依据当前时刻之前2个周波的数据。因此,要求继电保护装置需要缓存当前时刻前至少2个周波的采样数据。零序电压定值/>和零序电流突变量定值/>需要根据装置使用场所供电系统的容性电流大小、装置采样使用的零序电流CT(电流互感器)精度等因素综合考虑设定,确保实现装置的最优保护功能。
如图4所示,图4是本发明一个实施例提供的小电流接地系统的单相接地保护装置的结构图。本发明还提供了一种小电流接地系统的单相接地保护装置,包括:
处理器401,可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现,用于执行相关程序,以实现本申请实施例所提供的技术方案;
存储器402,可以采用只读存储器(Read Only Memory,ROM)、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)等形式实现。存储器402可以存储操作系统和其他应用程序,在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时,相关的程序代码保存在存储器402中,并由处理器401来调用执行本申请实施例的小电流接地系统的单相接地保护方法;
输入/输出接口403,用于实现信息输入及输出;
通信接口404,用于实现本装置与其他设备的通信交互,可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信,也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信;
总线405,在设备的各个组件(例如处理器401、存储器402、输入/输出接口403和通信接口404)之间传输信息;
其中处理器401、存储器402、输入/输出接口403和通信接口404通过总线405实现彼此之间在设备内部的通信连接。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括如上所述的小电流接地系统的单相接地保护装置。
本申请实施例还提供了一种存储介质,存储介质为计算机可读存储介质,该存储介质存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述小电流接地系统的单相接地保护方法。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中,存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中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,实现了以位于一个地方,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模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器,如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换,这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种小电流接地系统的单相接地保护方法,其特征在于,包括:
在检测点的第一侧设置第一继电保护装置,在所述检测点的第二侧设置第二继电保护装置,其中,所述第一侧和所述第二侧为相对侧;
通过所述第一继电保护装置采集所述第一侧的第一零序电压和第一零序电流,通过所述第二继电保护装置采集所述第二侧的第二零序电压和第二零序电流,并根据时标将所述第一继电保护装置采集的数据和所述第二继电保护装置采集的数据进行数据交互和对齐;
对所述第一零序电流进行零序电流突变量计算,得到第一零序电流突变量,并对所述第二零序电流进行零序电流突变量计算,得到第二零序电流突变量,计算公式为:;其中,当对所述第一零序电流进行零序电流突变量计算时,/>为所述第一零序电流突变量,/>为所述第一零序电流,K为采样所述第一零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样所述第一零序电流的所述当前时刻的1个所述工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样所述第一零序电流的所述当前时刻的2个所述工频周期之前的采样时刻;当对所述第二零序电流进行零序电流突变量计算时,/>为所述第二零序电流突变量,/>为所述第二零序电流,K为采样所述第二零序电流的当前时刻;N为一个工频周期的采样点数;(K-N)为在采样所述第二零序电流的所述当前时刻的1个所述工频周期之前的采样时刻;(K-2N)为在采样所述第二零序电流的所述当前时刻的2个所述工频周期之前的采样时刻;
判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果,其中,所述第一阈值规则用于指示配电网小电流接地系统是否发生故障,还包括:通过通讯通道获取所述第二侧的所述第二零序电压;当所述第一零序电压大于预设的零序电压阈值,并且所述第二零序电压大于所述零序电压阈值,则将所述第一判断结果确定为所述配电网小电流接地系统发生故障;
当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,其中,所述第二阈值规则用于指示故障类型,还包括:当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量的正负值相反,或者,分别将所述第一零序电流突变量的绝对值和所述第二零序电流突变量的绝对值与预设的突变量阈值进行对比,当其中一个绝对值大于所述突变量阈值,另一个数值小于所述突变量阈值,则将所述第一侧的所述第二判断结果确定为区内故障;
当所述第一侧的所述第二判断结果为区内故障,则通过所述通讯通道获取所述第二侧的所述第二判断结果;
当所述第二侧的所述第二判断结果为所述区内故障,则进行小电流接地保护处理。
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统的单相接地保护方法,其特征在于,当所述第一判断结果确定为所述配电网小电流接地系统发生故障,在所述判断所述第一零序电压和所述第二零序电压是否符合预设的第一阈值规则,得到第一判断结果步骤之后,还包括:
在所述配电网小电流接地系统的每一条线路中设置所述检测点,根据各个所述检测点对应的所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量对所述线路进行检查;
当同一条所述线路中的所述第一零序电流突变量和/或所述第二零序电流突变量大于所述零序电压阈值,则将对应的所述线路确定为故障线路。
3.根据权利要求1所述的小电流接地系统的单相接地保护方法,其特征在于,所述当所述第一判断结果为所述配电网小电流接地系统发生故障,则通过所述第二零序电流突变量判断所述第一零序电流突变量是否符合预设的第二阈值规则,得到所述第一侧的第二判断结果,还包括:
当所述第一零序电流突变量的绝对值和所述第二零序电流突变量的绝对值均大于所述突变量阈值时,则分别判断所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流的正负值情况;
当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量均为正值时,或者,当所述第一零序电流突变量和所述第二零序电流突变量均为负值时,将所述第一侧的所述第二判断结果确定为区外故障。
4.根据权利要求1所述的小电流接地系统的单相接地保护方法,其特征在于,在所述第一继电保护装置所在位置设置第一开关,在所述第二继电保护装置所在位置设置第二开关,所述当所述第二侧的所述第二判断结果为所述区内故障,则进行小电流接地保护处理,包括:
当所述第一侧和所述第二侧的所述第二判断结果均为所述区内故障,则断开所述第一开关和所述第二开关。
5.一种小电流接地系统的单相接地保护装置,其特征在于,包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个控制处理器执行,以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至4任一项所述的小电流接地系统的单相接地保护方法。
6.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求5所述的小电流接地系统的单相接地保护装置。
7.一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存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至4任一项所述的小电流接地系统的单相接地保护方法。
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