CN1349103A - 一种配电网单相接地故障的判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于电力自动化领域的配电网单相接地故障的判断方法,在配电网已有的自动化软件系统和硬件设施的基础上,本发明利用已有的软件功能,在配电网单相接地故障后实时收集各检测点在故障前后的所经历零序电流数据,并进一步根据各检测点零序电流是否突然增大的来判断故障线路和具体的接地位置。该方法极大地节约了经济成本,具有判断速度快、判断准确性好的优点。

Description

一种配电网单相接地故障的判断方法

本发明涉及电力自动化领域，具体地说，涉及对电力系统配电网单相接地故障进行判断的方法。

我国的配电网是小电流接地系统，单相接地故障是配电网发生频率最高的故障，为提高供电的可靠性，一般在发生单相接地故障后允许系统继续运行1-2小时。但这种故障发生后，另外两相电压就要升高，将严重影响其绝缘状况。因此快速判断单相接地区段并排除故障就非常必要了。目前常见的判断单相接地故障的方法很多，主要有以下几种：1、依次开断各回线路，根据零序电压是否消失判断接地线路。2、判断各回线路的零序电流：零序电流最大的线路是故障线路。3、判断各回线路零序电压和零序电流的相位：零序电流相位落后零序电压90度的线路为故障线路。4、判断各回线路五次谐波电容电流的大小：五次谐波电容电流最大的线路是故障线路。5、采用信号探测装置，判断单相接地线路。

发生单相接地后，在线路的母线侧可以检测到增大了的零序电压。切断故障线路后，该现象就会消失。但是通过随机开断线路来判断故障的方法拖延了故障查找时间，严重影响了供电可靠性。为了提高供电可靠性和供电质量，国家近年来大力投资配电网改造工程，逐步实现配电网的自动化。随着配电网自动化水平的提高，方法1逐渐被抛弃。

从原理上讲，发生单相接地后各线路的零序电流会发生变化。但仅仅通过比较线路零序电流的大小来判断线路是否发生单相接地故障的做法往往不可靠。因为当配电网三相负荷不平衡时，也会引起较大的零序电流。因此方法2也很难给出准确的判断结果。

方法3不能用于中性点经消弧线圈或电阻接地的系统。这种系统发生单相接地故障后，线路的零序电压和电流相位没有规律。我国的配电网虽然是小电流接地系统，但中性点不接地和经消弧线圈或电阻接地几种方式往往兼而有之，从而使得方法3的应用受到了限制。

方法4可以用于各种小电流接地系统，但检测各回线路的五次谐波电容电流需要专门的技术和装置，实现困难，很难推广。

专利申请号为98117577的发明所述方法属于方法5的范畴。该方法借助一信号发生装置向母线注入一特频信号，结合设置于线路上的故障检测探头同时对相间及单相接地故障进行检测，并将检测信息通过通讯设备传输给中心计算机，完成对相间及单相接地故障的检测。但是我国配电网接线复杂、改造工程巨大，按该发明所述方法完成线路故障检测，需要设置大量的信号发生装置、通讯子站、故障检测探头，代价昂贵。更重要的是，该方法没有利用现有的配电网自动化软件和硬件设施，不能根据其检测结果进一步提出隔离故障的方案，没有能力完成非故障区域的正常供电。

本发明目的在于结合配电网特点，利用现有的配电网自动化软件和硬件设施，寻求一种满足配电网排除单相接地故障的速度和精度要求，又能兼顾电网改造成本的故障判断方法，从而有效地保证配电网能够及时切除故障，提高供电的可靠性。

本发明的技术方案包括如下步骤：

第1步，在变电站每条低压母线的各出线检测点上，配置相应的事故追忆功能项；

第2步，位于线路出口处低压母线的零序电压测量装置实时检测母线零序电压，并将零序电压数据上传到控制中心(配电子站或主站)；

第3步，控制中心根据接收到零序电压数据，判断出口低压母线零序电压是否越限；

第4步，SCADA系统启动事故追忆功能，冻结越限母线所有出线上各检测点在故障前后的零序电流数据；

第5步，对比分析各检测点零序电流数据，判断故障线路：经历突然变大零序电流的检测点所在线路是故障线路。在从母线侧到线路末端的方向上，最后一个经历突变零序电流的检测点和第一个零序电流基本不变的检测点之间的区段是单相接地区段；

第6步，根据判断结果，排除故障。控制中心给最后一个经历突变零序电流的检测点发开断命令，断开该处的开关，从而将接地故障切除。

与现有方法相比，本发明所述方法有如下优点：

判断故障的速度更快：本发明利用在配电网单相接地之后，接地点到母线侧各检测点必然要经历零序电流突然增加这一特点，通过记录故障前后检测点所经历的零序电流波形来查找故障线路，并最终找到故障区段，缩短了故障判断时间。而且本发明在故障后接收到零序电压越限信号，立即冻结SCADA系统各线路相关测点的零序电流数据，不受通信状况限制，不会有通信延时，在较大程度上提高了故障的判断速度。

判断故障区域更准：如前所述，本发明所述方法根据线路上各装置是否经历零序电流变化来判断单相接地区域，能够将故障定位到具体的线路区段，这样，控制中心只要切断该区段，就能保证其他非故障区域的正常供电，与其他方法相比较，更能保证供电的可靠性。

节约硬件成本：同现有的各种单相接地故障判断方法相比，本发明所述方法不需要专门的硬件装置，不需要专门的通信设备，更不需要为检测故障而单独构造一套系统。本发明所述方法密切结合我国配电网的特点，在现有配电网自动化的基础上，很好地利用已有硬件装置(如测量监控装置FTU、TTU等)和软件(本地后台系统)完成单相接地故障的检测，在很大程度上节省了硬件成本，具有可观的经济效益。

图1是本发明所述方法的流程图

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

执行各步骤之前，在控制中心配置SCADA的事故追忆功能项。变电站每条低压母线的各出线检测点都配置相应的事故追忆项，该事故追忆项是一个功能选项，SCADA系统会根据给定的启动条件自动完成该功能的配置，给定的条件如：启动条件，要冻结的数据等。低压母线处设置零序电压测量装置，该零序电压测量装置实时检测相应低压母线上的零序电压，并将数据上传配电子站或配电主站。

在步骤2中之所以要由零序电压测量装置实时检测母线零序电压，是因为当发生单相接地故障时，三相电压不平衡，会产生较大的零序电压。如果检测到母线的零序电压变大，就可以判断出该母线上有线路发生单相接地。因此检测母线零序电压是为了判断是否发生单相接地故障。

在步骤3中，因为正常时由于三相负荷不平衡，母线也会有较小的零序电压，例如：某地区配电网在负荷最不平衡的时候，母线零序电压也只有0.1(相对值)。那么就可以将0.1当作判断的上限值。当发生单相接地故障时，母线零序电压往往是0.1的几倍。因此可以判断母线零序电压是否越限。SCADA是supervision control and data acquisition的简称，即监视控制与数据采集系统。SCADA系统的事故追忆功能项主要作用是：在电网发生故障后，为调度或其他相关人员提供事故分析依据。它一般由某个(实际的或逻辑的)开关由合状态变为分状态时启动，冻结开关状态变化前后某些遥测量数据。一般追忆事故前3个时刻和事故后5个时刻的数据。在SCADA的人际交互界面，事故追忆数据可以以表格或曲线的形式形象表示。

完成事故追忆项的配置之后，当某回线(包括A、B、C三相)发生单相接地时，实时运行的SCADA系统根据零序电压测量装置上送的相应母线零序电压数据，判断该母线的零序电压越限，并立即启动已经配置完毕的事故追忆项，将相关测点故障前各时刻数据记录下来，同时记录故障后的指定时刻数据，迅速完成故障前后零序电流数据的记录工作。

在步骤5中，分析各测点已记录的故障数据，对比故障前各时刻和故障后各时刻的零序电流(例如，现有的SCADA系统事故追忆项一般记录事故前3帧和事故后5帧的数据)。可以找出事故前后零序电流有较大突变的测点和零序电流基本没有变化(或变化程度很小)的测点。有较大突变的测点所在线路是故障线路。沿低压母线到线路末端方向，最后一个有零序电流突变的测点和第一个零序电流基本没有变化的测点之间是单相接地区段。

由上面所述的实施过程可以进一步明确本发明所述方法判断配电网单相接地故障快速、准确和经济的优点。

Claims (2)

1、一种配电网单相接地故障的判断方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：对变电站每条低压母线的各出线检测点都配置相应的事故追忆功能项；

步骤2：位于线路出口处低压母线的零序电压测量装置实时检测母线零序电压，并将零序电压数据上传到控制中心；

步骤3：控制中心根据接收到的零序电压数据，判断出口低压母线零序电压是否越限；

步骤4：当地后台或主站SCADA系统启动事故追忆功能，冻结越限母线所有出线上各检测点在故障前后的零序电流数据；

步骤5：对比分析各检测点零序电流数据，判断故障线路：经历突然变大零序电流的检测点所在线路是故障线路；

步骤6：根据判断结果，控制中心给最后一个经历突变零序电流的检测点发开断命令，断开该处的开关，从而将接地故障切除。

2、根据权利要求1所述的配电网单相接地故障的判断方法，其特征在于步骤1中所述的配置相应的事故追忆功能项由SCADA系统根据给定的启动条件自动完成。

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