一种小电流接地系统中线路接地故障的判断方法与流程

文档序号：16309450发布日期：2018-12-19 05:13阅读：344来源：国知局

本发明涉及配电网中性点接地领域，尤其涉及一种小电流接地系统中线路接地故障的判断方法。

背景技术

由于中压配电网直接面向用户，且单相接地故障大约占到配电网故障总数的80％，单相接地故障可靠保护对供电可靠性影响显著。小电阻接地系统具有可快速切断接地故障，过电压水平低，能消除谐振过电压，可采用绝缘水平较低的电缆和电气设备以及自动清除故障，运行维护方便等优点，是较为常用的中性点接地方式之一。但不同于小电流接地系统，小电阻接地系统发生单相接地故障后要求立即切除故障。而目前我国小电阻接地系统现场基本只采用定时限零序过电流保护作为接地保护，其整定原则为躲开本线路的对地电容电流，以防止其他线路发生接地故障时误动，故其动作电流的定值比较大。我国10kv小电阻接地配电网零序过电流保护的电流定值一般为40a，最大只能检测140ω左右的接地电阻。

小电阻接地系统高阻接地故障保护问题是近年的一个研究热点难点。有文章提出，利用故障时线路上零序电流波形和伏安特性的畸变来检测小电阻接地系统高阻接地故障。这两种方法的灵敏度都很高，但前者的抗噪能力不足，后者在故障点电阻非线性特性不明显时可能会失效。还有的根据零序电压大小产生成比例的电流制动量自适应调整零序过电流保护定值的方法，可将系统耐高阻能力提高到1kω，但须同时采集故障时的零序电流和零序电压信息，工程应用有一定难度。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种小电流接地系统中线路接地故障的判断方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种小电流接地系统中线路接地故障的判断方法，包括：

步骤一、测量小电流接地系统中，每条线路的零序电流值；

步骤二、随机切断一条线路，并测量其他线路的零序电流值；

步骤三、将步骤一和步骤二测得的每条线路的零序电流值相比较，其中，除所述切断线路之外，零序电流值变化量最大的线路为故障线路。

进一步地，所述小电流接地系统具体为中性点经消弧线圈接地系统。

进一步地，通过各条线路的零序电流互感器检测其零序电流值。

进一步地，所述步骤一中：对于中性点经消弧线圈接地系统零序网络中，故障线路零序电流等于非故障线路零序电流减去消弧线圈补偿的零序电流，如式(1)所示，

中性点经消弧线圈接地系统：

i0f＝i01+i02+…+i0m-i0l(1)

i0f为故障线路零序电流值，i01为线路1零序电流值，i02为线路2零序电流值，i0m为线路m零序电流值，i0l为消弧线圈零序电流值；

假设消弧线圈的补偿度为p，并且采用补偿方式运行，可得到以下公式，如图(2)所示，

i0l＝(1+p)(i01+i02+…+i0m)(2)

i0l为消弧线圈零序电流值，p消弧线圈的补偿度，i01为线路1零序电流值，i02为线路2零序电流值，i0m为线路m零序电流值；

根据(1)(2)公式简化得出(3)公式，

i0f＝-p(i01+i02+…+i0m)(3)

i0f为故障线路零序电流值，p消弧线圈的补偿度，i01为线路1零序电流值，i02为线路2零序电流值，i0m为线路m零序电流值。

进一步地，所述步骤一和步骤二中，假设第m条线路开关被断开，还能得到零序参量之间变化量的等式关系，如式(4)所示，

△i0f＝-p(△i01+△i02+…+△i0m)(4)

两次零序电流值的变化量,△i0f为故障线路零序电流变化量，p消弧线圈的补偿度，△i01为线路1零序电流变化量，△i02为线路2零序电流变化量，△i0m为线路m零序电流变化量，式(4)中，断开后的第m条线路零序参量为0，则拉选线路前后的变化量为△i02，由于配网线路的零序参量灵敏度关系主要由线路长度、对地电容等参数决定，拉选其中一条线路后，其他线路零序参量的变化特征基本确定；由于消弧线圈补偿的感性电流与线路对地电容电流相互抵消，故障点的零序电流幅值不再最大；如果仍然选择断开零序电流最大的一条线路，由于故障点仍然存在，零序电压变化不大，而非故障线路零序电流又只受零序电压影响，因此，非故障线路零序电流变化也不大。

进一步地，所述步骤一和步骤二中，根据附图1零序电流网络图可知，非故障线路零序电流等效电如附图2所示，从图2中，非故障线路零序电流只受零序电压影响，如果断开非故障线路开关，由于单相接地故障点仍然存在，小电流接地系统的零序电流电压变化不大，因而推导出非故障线路零序电压变化也不大。根据以上描述，由公式(3)可得，

步骤一中，得出：i0f＝-p(i01+i02+…+i0m)(3)

步骤二中，得出：i0f‘＝-p(i01’+0+…+i0m’)(5)

根据(3)(5)相减推导出得出，因非故障线路零序电流基本不变，而故障线路零序电流变化量为pi0m，其零序电流幅值变化量最大。

进一步地，所述步骤一和步骤二中，零序电流值变化量的计算方法为：

故障线路零序电流变化量△i0f＝i0f+i0f’，其中，i0f故障线路零序电流值，i0f’断开线路m后故障线路零序电流值；

线路1零序电流变化量△i01＝i01+i01’，其中，i01线路1零序电流值，i01’断开线路m后线路1零序电流值；

线路2零序电流变化量△i02＝i02+i02’，其中，i02线路2零序电流值，i02’断开线路m后线路2零序电流值；

线路m零序电流变化量△i0m＝i0m+i0m’，其中，i0m线路m零序电流值，i0m’断开线路m后零序电流值为0；

△i0f分别大于△i01、△i02、△i0m，变化量值为pi0m。

本发明借鉴铁路、互联网等行业选取特征参量比较进行故障查找的思想，针对单相接地过程中的零序网络进行理论分析，由于配网线路的零序参量灵敏度关系主要由线路长度、对地电容等参数决定，拉选其中一条线路后，其他线路零序参量的变化特征基本确定。因此，利用零序参量的等式关系和试拉一条线路后零序参量的变化关系就能确定故障线路。本发明提供的方法快速而可靠，可以简单而有效地快速检测到故障电路，为检修提供依据。

附图说明

图1为本发明的中性点经消弧线圈接地系统的示意图。

图2为正常线路零序电流的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例涉及小电流接地系统中中性点经消弧线圈接地系统中线路接地故障的判断方法，包括：

步骤一、测量小电流接地系统中，每条线路的零序电流互感器检测其零序电流值；

步骤二、随机切断一条线路，并测量其他线路的零序电流值；

步骤三、将步骤一和步骤二测得的每条线路的零序电流值相比较，其中，除所述切断线路之外，零序电流值变化量最大的线路为故障线路。

本方法的原理为：

小电流接地系统中性点经消弧线圈接地类型情况，如图1所示，对于中性点经消弧线圈接地系统零序网络中，故障线路零序电流等于非故障线路零序电流减去消弧线圈补偿的零序电流，如式(1)所示。