一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法

文档序号:36318488发布日期:2023-12-08 12:23阅读:47来源:国知局

本发明涉及的是一种电气技术的测量和控制方法,具体是配电网发生永久性接地故障时,通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小,实现在相对安全的范围进行灵敏故障检测的技术。


背景技术:

1、我国传统中性点接地方式分为两类:有效接地和非有效接地。其中有效接地系统以小电阻接地为主,该类接地方式单相接地故障电流幅值较大、故障特征明显,继电保护装置可以灵敏地进行故障检测并迅速切除故障线路。配电网发生的接地故障中超过70%是瞬时性接地故障,断路器频繁跳闸不利于配电网可靠连续供电,因此中性点有效接地主要应用于输电线路,配电网常采用中性点非有效接地方式。中性点非有效接地以不接地和经消弧线圈接地为主,发生单相接地故障时故障电流幅值较小且线电压仍保持对称运行,瞬时性接地故障电弧通常可以自行熄灭,永久性接地故障允许系统继续允许1-2小时,保证连续供电的同时也为故障检测争取了足够的时间。随着城市电网发展与电缆线路的大量应用,接地故障电容电流增大,瞬时性接地故障电弧难以自行熄灭,永久性接地故障长时间不隔离将引发相间短路甚至人身触电与火灾事故。为此,国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司均修改了配电网运行规程,要求“瞬时性故障安全消弧、永久性故障快速隔离”。

2、经对现有技术领域的检索发现,中国专利申请号为cn202111396357.2,授权公告号为cn114034987a,专利名称为:一种基于零序分量波动性的单相接地故障检测方法,该专利通过采集馈线零序电流以及母线零序电压信息,计算馈线的零序电流积分值和零序电压差值的比值,然后通过波动系数来衡量该比值的波动性,并以此来判断馈线是否发生了单相接地故障;但故障检测没有在相对安全的范围内进行,容易引发相间短路等更严重的事故。

3、中国专利申请号为cn202210469131.9,授权公告号为cn114779014a,专利名称为:一种灵活接地系统故障选线方法及系统,该专利在配电网发生接地故障后,计算消弧线圈补偿阶段中性点与各条出线的零序电流幅值比,以及中性点并联小电阻投入后中性点与各条出线的零序电流幅值比,根据零序电流幅值比的变化特征判断故障线路;但该专利需要在故障后投入并联小电阻,增大了故障选线的复杂性;随着电力电子技术的发展,当采用中性点经电流源柔性接地系统时,改变注入电流可以柔性调制故障电流,在相对安全的范围内放大故障程度,兼顾故障消弧与故障检测的需求,同时简化故障选线。


技术实现思路

1、技术问题:本发明所要解决的技术问题是提供一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,在系统发生单相接地故障时,只需观测故障前后零序电压即可快速观测故障电流,并进行故障选相和过渡电阻测量:通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小,兼顾故障检测与故障消弧的需求。

2、技术方案:为解决以上技术问题,本发明提出一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,该方法包含以下步骤:

3、步骤a:配电网正常运行时,中性点接地方式采用不接地与经电流源柔性接地相结合,测量配电网零序电压和中性点注入的零序基波电流

4、步骤b:实时监测配电网零序电压,若零序电压超过相电压的1%,判定系统发生单相接地故障并进入步骤c,反之则返回步骤a;

5、步骤c:若故障类型为永久性接地故障,则记录故障达到稳态后2个周波的零序电压并进入步骤d;若故障类型为瞬时性接地故障,则投入有源消弧装置进行故障消弧全补偿并返回步骤b;

6、步骤d:利用步骤a和步骤c得到的零序电压快速计算当前故障电流

7、

8、测量三相电压相位,和故障电流具有相同相位信息的为故障相,计算当前过渡电导ge,并进入步骤e;

9、

10、式1中,分别为三相对地总零序导纳,式2中为故障相电源电势;

11、步骤e:若经步骤d进入步骤e,则利用步骤d得到的过渡电导计算接地系数若经步骤g返回步骤e,则利用步骤g得到的过渡电导计算接地系数

12、

13、步骤f:寻求“最佳目标故障电流”:若故障相为a相则若故障相为b相则若故障相为c相则其中α=ej2π/3;a、b为满足如下约束方程的任意正数:

14、

15、计算“最佳目标注入电流”;

16、

17、步骤g:向中性点注入步骤f得到的“最佳目标注入电流”,测量此时系统零序电压并跟踪计算过渡电导:

18、

19、若过渡电导不变则进入步骤h,反之,则返回步骤e重新计算接地系数

20、步骤h:进行故障灵敏选线。

21、进一步的,所述步骤h中的故障灵敏选线步骤为:

22、步骤h1:根据步骤g得到的零序电压计算各馈线故障状态下的虚拟零序电流(i=1,2,...,n;n为电网馈线数量);

23、

24、式7中分别为第i条线路的三相对地零序导纳;

25、步骤h2:测量注入后各馈线上的实际零序电流

26、步骤h3:根据步骤h1的虚拟零序电流和步骤h2的实际零序电流计算各馈线偏差信号

27、

28、步骤h4:根据步骤h3的故馈线偏差信号实现故障灵敏选线:的为正常馈线、的为故障馈线。

29、有益效果:本发明提出一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,首先,配电网正常时记录零序电压和中性点注入的基波零序电流;然后,若系统发生永久性单相接地故障,记录故障达到稳态后2和周波的零序电压,利用零序电压改变量快速计算当前故障电流、判断故障相、计算过渡电导;继而,在相对安全的范围内柔性调制故障电流大小,直至满足故障消弧与故障检测的需求,在调制故障电流的基础上根据各线路偏差信号实现故障灵敏选线,该方法具有以下优点:

30、1.实现了故障电流主动调制:当低阻接地故障电流较大、故障特征明显时,柔性降低故障电流,优先消弧保障供电安全;当高阻接地故障电流较小、故障特征相对微弱时,柔性抬升故障电流,放大故障馈线的故障特征量,优先提升故障检测的灵敏度。

31、2.在调制故障电流的同时考虑到故障程度不稳定的情况,跟踪测量过渡电导,减少故障电流调制误差。

32、3.利用各馈线实测零序电流和虚拟零序电流之差构成故障选线判据,整定值为调制后的故障电流,通过调制故障电流提高了高阻接地故障整定值,从根本上解决了故障选线的困难。



技术特征:

1.一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,其特征在于,包括步骤如下:

2.根据权利要求1所述的一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,其特征在于,所述步骤h中的故障灵敏选线步骤为:


技术总结
本发明公开了一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法,通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小,实现在相对安全的范围进行灵敏故障检测,兼顾故障检测与故障消弧的需求。本发明提出的故障检测方法只需观测故障前后零序电压即可快速观测故障电流,并进行故障选相和过渡电导测量,通过有源装置柔性调制故障电流至最佳值,调制过程中可跟踪计算过渡电导;定义某线路实际零序电流减去虚拟零序电流为该线路的偏差信号,在调制故障电流的基础上,通过各馈线偏差信号进行故障选线,从根本上解决了高阻故障选线难题。

技术研发人员:刘宝稳,于宝淇,刘德林,万子雄,王晨雨
受保护的技术使用者:河海大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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