一种基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法与流程

1.一种基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法，属于配电网继电保护技术领域。


背景技术：

2.低压配电网点多面广，线路纵横交错，设备复杂多样，同时受技术经济成本和施工水平等因素限制，其升级改造工作长期陷于停滞，存在较多漏电故障隐患。漏电故障极易引发人身触电和电气火灾事故，造成严重的生命财产损失。据统计，中国超过85％的触电死亡事故发生在低压配电网中；2019年全国住宅火灾中，已查明原因的火灾中有52％系电气原因引起。同时，现有剩余电流保护方法易受线路分布电容电流等因素的影响，难以发挥应有作用，导致漏电事故频发，严重危害用户的用电安全。
3.目前，低压配电网主要采用剩余电流动作保护装置(residual current protective device，rcd)在发生漏电故障时迅速切断电源，作为漏电保护最后一道防线，其采用幅值比较原理，在检测到就地剩余电流幅值超过整定阈值时动作，易受分布电容电流泄漏电流和下游杂散漏电流等因素的影响，保护装置容易误动作，甚至无法投运，实际应用效果不理想。以针对我国南方某市6个配变台区的调研为例，系统接地方式为tt方式，共有公变1387台，总保安装率仅为58.40％、投运率仅为49.26％，中保安装率仅为67.4％、投运率仅为48.6％。系统丧失大部分漏电保护功能，大大增加了发生漏电事故时的危险性。
4.为提高低压配电网漏电保护技术的有效性，国内外电力科研人员进行了大量研究。文献《基于自适应算法的触电事故电流检测》提出一种基于自适应算法的触电事故电流检测方法，可实现触电事故电流的检测，但计算较为复杂；文献《基于剩余电流和漏电阻抗的漏电保护方法的研究》通过分析漏电阻抗实部的正负特征来区分漏电故障及负载投切，在理论上消除了投切负载引起的误动作，但测量漏电阻抗有困难；文献《基于触发角识别的脉动直流剩余电流有效值检测方法》提出一种根据频率特征识别触发角并进行二次侧电流有效值补偿修正的方法，可实现对剩余电流中脉动直流分量有效值的测量，但实用性尚待完善。上述研究虽然一定程度上提高了漏电保护技术的性能，但并未有效解决保护易误动、投运率低的问题。总体而言，低压配电网漏电保护技术存在的问题仍未有效解决，亟需研究有效性更高的漏电保护方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用区段首末两端剩余电流的比值或差值对区段是否发生区内漏电故障进行判断，解决了传统漏电保护方法存在的可靠性差、需要多级配合、灵敏度低问题的基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法，其特征在于：包括如下步骤：
7.步骤a，在区段两端安装剩余电流监测装置，安装在区段首端和末端的剩余电流监
测装置分别实时监测区段首端的剩余电流数据和区段末端的剩余电流数据；
8.步骤b，区段末端的剩余电流监测装置将区段末端的剩余电流数据发送至区段首端的剩余电流监测装置；
9.步骤c，区段首端的剩余电流监测装置计算首末两端剩余电流数据的差值或比值是否超过预设定的阈值，如果首末两端剩余电流数据的差值或比值大于等于预设定的阈值，执行步骤d，如果首末两端剩余电流数据的差值或比值小于预设定的阈值，返回步骤a；
10.步骤d，当前区段内发生区内漏电故障；
11.步骤e，启动保护装置，切断故障区段。
12.优选的，所述的剩余电流数据为区段首端剩余电流幅值和区段末端剩余电流幅值。
13.优选的，在执行步骤c时，区段首端的剩余电流监测装置计算首末两端剩余电流数据幅值的比值，并判断首末两端剩余电流数据幅值的比值是否超过预设定的比值阈值。
14.优选的，所述的剩余电流数据为区段首端剩余电流和区段末端剩余电流。
15.优选的，在执行步骤c时，区段首端的剩余电流监测装置计算首末两端剩余电流数据差值的幅值，并判断首末两端剩余电流数据差值的幅值是否超过预设定的差值阈值。
16.优选的，所述的比值阈值为2～2.2。
17.优选的，所述的差值阈值为30～50ma。
18.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
19.在本基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法中，利用区段首末两端剩余电流的比值或差值对区段是否发生区内漏电故障进行判断，主要解决的是传统漏电保护方法存在的可靠性差、需要多级配合、灵敏度低的问题，将被保护区段首、末端剩余电流相量或幅值作为监测量，利用二者相量差的幅值或幅值的比值构造保护判据。一方面可克服正常运行时分布电容电流等因素的影响，提高保护可靠性；另一方面不需要多级保护配合，动作速度快；同时，整定阈值低，具有较高的灵敏度。
20.本发明综合利用被保护区段双端剩余电流相量差的幅值、或被保护区段首末双端剩余电流幅值之比反映漏电故障特征，实现漏电故障的监测与保护，具有独到的优势，在系统分布电容电流较大、故障漏电电阻较高时仍然适用，为低压配电网漏电保护研究提供了一个新的思路，具有广泛的应用价值。
附图说明
21.图1为基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法实施例1流程图。
22.图2为低压配电网系统模型图。
23.图3为图2所示系统中l1发生1.5kω单相漏电故障时l1首、末剩余电流波形图。
24.图4为图2所示系统中l2发生1.5kω单相漏电故障时l1首、末剩余电流波形图。
25.图5为基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法实施例2流程图。
26.图6为图2所示系统中l1发生2kω单相漏电故障时l1首、末剩余电流相量差波形。
27.图7为图2所示系统中l2发生2kω单相漏电故障时l1首、末剩余电流相量差波形。
具体实施方式
28.图1～4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～7对本发明做进一步说明。
29.实施例1：
30.如图1所示，一种基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法，包括如下步骤：
31.步骤1001，开始；
32.开始执行基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法；
33.步骤1002，实时测量剩余电流幅值；
34.在区段两端安装剩余电流监测装置，安装在区段首端的剩余电流监测装置(以下简称首端装置)和安装在区段末端的剩余电流监测装置(以下简称末端装置)分别实时监测区段首末两端的剩余电流，并分别得到区段首端剩余电流幅值和区段末端剩余电流幅值
35.步骤1003，末端装置将所测剩余电流幅值实时传送至首端装置；
36.末端装置将所得到的末端剩余电流幅值实时传送至首端装置；
37.步骤1004，计算首末两端剩余电流幅值之比；
38.首选装置根据末端装置发送的末端剩余电流幅值实时计算首末两端剩余电流幅值之比k：
[0039][0040]
步骤1005，首末两端剩余电流幅值之比是否大于等于预设定的阈值；
[0041]
首选装置判断首末两端剩余电流幅值之比k是否大于等于预设的阈值k
set
，如果k≥k
set
，执行步骤1006，如果k＜k
set
，返回步骤1002，k
set
取值为2～2.2。
[0042]
步骤1006，判断发生区内漏电故障；
[0043]
相应区段内发生区内漏电故障。
[0044]
步骤1007，保护动作；
[0045]
发生区内漏电保故障，启动保护装置，切断故障区段。
[0046]
结合图2所示的低压配电网系统模型图，对本实施例的基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法进行进步一说明：
[0047]
(1)当l1区段发生1.5kω的a相漏电故障的情况，监测装置监测到区段l1首、末端剩余电流如图3所示，故障前故障后故障后l1区段末端装置将所测剩余电流幅值实时传送至首端装置。首端装置实时计算与的比值k，故障前、后比值k分别为1.05、2.49。首端装置实时将比值k与整定阈值k
set
进行比较，故障前比较结果为k《k
set
，判定l1区段无区内漏电故障发生，保护不动作；故障后比较结果为k》k
set
，则判断l1发生区内漏电故障，立即控制保护装置动作，切除故障区段。
[0048]
(2)当l2区段发生1.5kω的a相漏电故障的情况，监测装置监测到l1区段首、末端剩余电流如图4所示，故障前故障后故障后区段末端装置将所测剩余电流幅值实时传送至首端装置。首端装置实时计算与的比值k，故障前、后比值k分别为1.05、1.02；首端装置实时将比值k与整定阈值k
set
进行比较，故障前、后比较结果均为k《k
set
，判定l1区段无区内漏电故障发生，保护不动作。
[0049]
实施例2：
[0050]
如图5所示，本实施例的基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法，包括如下步骤：
[0051]
步骤2001，开始；
[0052]
开始执行基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法；
[0053]
步骤2002，实时测量剩余电流幅值；
[0054]
首端装置和末端装置分别实时监测区段首末两端的剩余电流，并分别得到区段首端剩余电流相量和区段末端剩余电流相量
[0055]
步骤2003，末端装置将所测剩余电流相量实时传送至首端装置；
[0056]
末端装置将所得到的末端剩余电流相量实时传送至首端装置；
[0057]
步骤2004，计算首末两端剩余电流相量差幅值；
[0058]
首选装置根据末端装置发送的末端剩余电流相量实时计算首末两端剩余电流相量差的幅值ic：
[0059]
步骤1005，首末两端剩余电流相量差幅值是否大于等于预设定的阈值；
[0060]
首选装置判断首末两端剩余电流相量差的幅值ic是否大于等于预设的阈值i
set
，如果ic≥i
set
，执行步骤2006，如果ic小于i
set
，返回步骤2002，i
set
取值为30～50ma。
[0061]
步骤2006，判断发生区内漏电故障；
[0062]
相应区段内发生区内漏电故障。
[0063]
步骤3007，保护动作；
[0064]
发生区内漏电保故障，启动保护装置，切断故障区段。
[0065]
结合图2所示的低压配电网系统模型图，对本实施例的基于剩余电流的低压配电网漏电保护方法进行进步一说明：
[0066]
(1)当l1区段发生2kω的a相漏电故障的情况，在l1区段双端安装剩余电流监测装置，实时测量区段首、末端剩余电流相量末端装置将所测剩余电流相量实时传送至首端装置；首端装置实时计算与的相量差的幅值ic，其波形如图6所示，故障前ic＝5.03ma，故障后ic＝115.12ma；首端装置实时将ic与整定阈值i
set
进行比较，故障前比较结果ic＜i
set
，判定无区内漏电故障发生，保护不动作；故障后比较结果为ic＞i
set
，判断发生区内漏电故障，立即控制保护装置动作，切除故障区段。
[0067]
(2)当l2区段发生2kω的a相漏电故障的情况，在l2区段双端安装剩余电流监测装置，实时测量区段首、末端剩余电流相量末端装置将所测剩余电流相量实时传送至首端装置；首端装置实时计算与的相量差的幅值ic，其波形如图7所示，故障前ic＝5.03ma，故障后ic＝5.02ma；首端装置实时将ic与整定阈值i
set
进行比较，，故障前、后比较结果均为ic＜i
set
，判定无区内漏电故障发生，保护不动作。
[0068]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。