专利名称：一种小电流接地系统的接地保护方法
技术领域：
本发明涉及一种小电流接地系统的接地保护方法。
背景技术：
我国的中低压电网一股采用中性点不接地方式、小电阻接地方式或经消弧线圈接 地方式，在系统发生接地故障时，接地线路的零序电流大小及方向等特征量受系统运行方 式影响大，给接地保护的判断带来了困难，严重地影响了供电的可靠性。因此，在小电流接地系统发生接地故障时，如何快速准确的选出故障线路，有着重 大的实用意义。传统的接地保护方法，有以下几种1、零序电压(电流)法原理发生接地故障时，故障相会产生零序电压和零序电流。该方法判断零序电压 或零序电流的幅值大小来区分故障线路和非故障线路。缺点在小电流接地系统发生接地故障的时候，非故障线路也有零序电压和零序 电流；在经消弧线圈接地的系统中，由于故障电流得到补偿，故障线路的零序电流可能比非 故障线路的零序电流还小。所以，该方法无法实现选择性。2、零序电流功率方向法原理发生接地故障时，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，故障线路零 序电流滞后零序电压90°。缺点该方法只适用于中性点不接地系统的高压长线路，对于消弧线圈接地系统， 由于消弧线圈的补偿作用，故障线路的零序电流不再滞后零序电压90°，随着脱谐度的不 同，滞后的角度在90°和270°之间变化；对于小电阻接地系统和低压短线路，故障线路零 序电流和零序电压的角度在90°和180°之间变化。该方法的判据都不适用。3、零序有功分量法原理经消弧线圈串、并电阻的线路，在发生接地故障的时候，给故障线路提供了 零序电流有功成分，非故障线路无有功电流。缺点该方法只适用于经消弧线圈串、并电阻的高压线路(绝缘电阻很大，对地电 容起主导作用)。对于中性点不接地系统，故障线路、非故障线路都没有零序有功电流；而 低压短线路的非故障线路也有有功电流，该方法无法实现选择性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种适用于小电流接地系统的接 地保护方法。本发明的技术方案是一种小电流接地系统的接地保护方法，包括采集数据、处理 数据和分析数据步骤，其中，所述采集数据步骤包括
①通过单相接地试验或线路参数计算得出线路的对地零序导纳Ytlkd ；②实时采集保护接入的零序电压Utl、零序电流Itl ；所述处理数据步骤包括①计算出线路零序导纳Ytlk ；②计算出线路零序补偿导纳Y'③计算出线路零序补偿导纳角度(K ；④保存N周波的零序补偿导纳角度Φ k序列；所述分析数据步骤包括①判断零序补偿导纳Y' Clk的幅值，如果超过启动阈值，判断零序补偿导纳角度
Φ,；②如果100° < Φ,^ 280°，则判定为故障线路；③如果80° < (K <100°，则执行下列步骤④；④考察存储的N周波的零序补偿导纳角度(^序列，如果曾经出现过170° < Φ1 ^ 280°，则判定为故障线路；⑤整组复归判断。本发明的原理是小电流接地系统中，在正常运行情况下，每条线路的三相对地电容相同，在相电压 的作用下，每相都有一超前于相电压90°的电容电流流入地中，而三相电流之和为零。在某 条线路发生金属性或经电阻单相接地故障后，全系统将出现零序电压；在非故障线路上出 现零序电流，其数值等于本线路对地电容电流之和，电容性无功功率的方向为母线流向线 路；在故障线路上也出现零序电流，其数值等于全系统非故障元件零序电流之和，电容性无 功功率的方向为线路流向母线。由图1可以看出，假设Lk为非故障线路，L1为故障线路；&、bk分别为线路Lk的对 地电导和容纳；gs和bs分别为消弧线圈的电导和容纳。本发明中，对于非故障线路零序导纳Ytlk = &+jbk，零序补偿导纳的算法为V ok =Yok-Yokd' 一股情况下，零序导纳Ytlk与线路对地零序导纳Ytlkd相等，有Y' Ok = 0 ；当系统 运行长时间后绝缘水平下降，对地导纳增大，此时有(K <90°。对于消弧线圈零序导纳Y0s = gs-jbs ；对于故障线路零序补偿导纳Y01 = "(Y0s+ Σ Yok) = "(gs+ Σ gk)"j ("bs+ Σ bk)， 所以有90°彡C^1彡270°。可以看出，线路单相接地故障时，故障线路的零序导纳补偿角满足 90° ( (^< 270°，非故障线路的零序导纳补偿角满足(^<90°，可以根据零序导 纳补偿角度的相位来区分故障线路和非故障线路。但是在实际应用中，由于采样精度和计 算误差的影响，在90°附近有模糊区。在模糊区，对于非故障线路，零序导纳补偿角由线路的对地容性电流决定；而对于 故障线路，系统必然是经消弧线圈接地系统，且工作在过补偿状态。由于电感的电流不能 突变，根据首半波原理，在故障初始，电感电流并不能立刻将故障点的对地电容电流完全补 偿。接地电流由容性电流变为感性电流是一个暂态过程，在这个过程中，由于零序电压的性 质不变化，在故障初始，零序补偿导纳角在第三象限；进入稳态过程后，由于电感电流的补偿作用，零序补偿导纳角进入第二象限。所以在模糊区80° < (^<100°，可以利用首半波原理来做进一步判断。如果 在零序导纳补偿角进入模糊区之前，曾经处于第三象限，则是故障线路，否则就是非故障线 路。考虑到采样误差和系统精度的影响，我们将曾处于第三象限的判据设为在模糊区之前 的N个周波，曾经出现过170° < Φ,^ 280°。根据上述分析，本发明设置了零序导纳判据，能够在系统发生单相接地故障时，快 速准确的选出故障线路，且不受系统运行方式的影响，我们定义此种接地保护方案为“自适 应零序导纳法”。本方法实施简单，物理意义清晰，可以准确、快速地实现小电流接地系统中的接地 保护。
图1是本发明的系统模型2是本发明实施例1的流程3是与本发明实施例1小电流接地系统接地保护逻辑流程图
具体实施例方式本发明用于实现小电流接地系统的接地保护，下面以接地保护为例作进一步说 明一种小电流接地系统的接地保护方法，包括采集数据、处理数据和分析数据步骤， 其中，采集数据步骤包括①通过单相接地试验或线路参数计算得出线路的对地零序导纳Ytlkd ；②实时采集保护接入的零序电压Utl、零序电流Itl处理数据步骤包括①计算出线路零序导纳Ytlk ；②计算出线路零序补偿导纳Y' Qk;③计算出线路零序补偿导纳角度(K ；④保存10周波的零序补偿导纳角度(K序列；分析数据步骤包括①判断零序补偿导纳Y' Clk的幅值，如果超过启动阈值，判断零序补偿导纳角度
Φ,；②如果100° < Φ,^ 280°，则判定为故障线路；③如果80° < (K <100°，则执行下列步骤④；④考察存储的10周波的零序补偿导纳角度(K序列，如果曾经出现过170° < Φ1 ^280°，则判定为故障线路；⑤整组复归判断。上述步骤，我们定义为“自适应零序导纳法”。本实施例中小电流接地系统接地保护逻辑见图3，包括
①接地保护继电器的初始化；②接地保护启动条件判断为保证保护可靠启动，当零序电流大于阈值、零序电压 大于阈值中任何一个满足条件，则保护启动；③判断“自适应零序导纳法”元件状态，如该元件动作，则接地保护动作；④接地保护整组复归判断。根据上面的描述可以知道，根据“自适应零序导纳法”，可以准确、快速地实现小电 流接地系统的接地保护功能，可靠做到故障线路正确快速动作，非故障线路不误动，并且不 受系统运行方式的影响。
权利要求
一种小电流接地系统的接地保护方法，包括采集数据、处理数据和分析数据等步骤，其特征在于，所述采集数据步骤包括①通过单相接地试验或线路参数计算得出线路的对地零序导纳Y0kd；②实时采集保护接入的零序电压U0、零序电流I0；所述处理数据步骤包括①计算出线路零序导纳Y0k；②计算出线路零序补偿导纳Y′0k；③计算出线路零序补偿导纳角度φk；④保存N周波的零序补偿导纳角度φk序列；所述分析数据步骤包括①判断零序补偿导纳Y′0k的幅值，如果超过启动阈值，判断零序补偿导纳角度φk；②如果100°＜φk≤280°，则判定为故障线路，整组复归判断；③如果80°＜φk≤100°，则执行下列步骤④；④考察存储的N周波的零序补偿导纳角度φk序列，如果曾经出现过170°＜φk≤280°，则判定为故障线路；⑤整组复归判断。
2.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统的接地保护方法，其特征是，所述采集 步骤中线路的对地零序导纳通过单相接地试验或线路参数计算得出。
3.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统的接地保护方法，其特征是，所述处理 步骤中线路零序补偿导纳的算法为Y' Ok = Y。k-Y_。
4.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统的接地保护方法，其特征是，所述处理 步骤中的N周波为10周波。
5.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统的接地保护方法，其特征是，所述分析 数据步骤中故障线路的判别方法之一为100° < Φ1 ^ 280°。
6.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统的接地保护方法，其特征是，所述分析 数据步骤中故障线路的判别方法之一为80° <(^<100°，且之前十周波曾经出现过 170° < Φ,^ 280°。
全文摘要
一种小电流接地系统的接地保护方法，包括采集数据、处理数据和分析数据步骤，其中，所述采集数据步骤包括通过单相接地试验或线路参数计算得出线路的对地零序导纳Y0kd；实时采集保护接入的零序电压U0、零序电流I0；所述处理数据步骤包括计算出线路零序导纳Y0k；计算出线路零序补偿导纳Y′0k；计算出线路零序补偿导纳角度φk；保存N周波的零序补偿导纳角度φk序列；所述分析数据步骤包括判断零序补偿导纳Y′0k的幅值，如果超过启动阈值，判断零序补偿导纳角度φk；如果100°＜φk≤280°，则判定为故障线路；如果80°＜φk≤100°，则执行下列步骤④；考察存储的N周波的零序补偿导纳角度φk序列，如果曾经出现过170°＜φk≤280°，则判定为故障线路；整组复归判断。
文档编号H02J7/26GK101951010SQ20101026061
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者邵震宇, 鲁雅斌 申请人:南京弘毅电气自动化有限公司