一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法

本发明涉及中压配电网故障诊断领域，具体涉及一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法。

背景技术：

1、近些年，为了解决谐振接地系统过电压水平高，小电阻接地系统供电可靠性低的问题，我国供电部门提出了灵活接地系统，目前已在部分地区推广使用。灵活接地系统的初衷是正常运行和瞬时接地故障时投入消弧线圈，实现对瞬时性接地故障的熄弧，短暂延时后若仍满足故障启动条件，则判定系统内发生了永久性接地故障，投入并联小电阻，增大故障线路电流，以期使其满足零序过电流保护动作条件。

2、当前灵活接地系统仍沿用小电阻接地系统常采用的零序过电流保护，但零序过电流保护的整定值往往按躲过各条线路最大对地电容电流整定，整定值一般较大，在面对单相高阻接地故障时存在可靠性低，易拒动的问题，并且现有的研究方法对互感器精度要求较高，也未考虑不平衡电流对判据的影响，存在保护误判的风险。因此，随着灵活接地系统的推广，亟需开展灵活接地系统高阻接地故障保护相关研究。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中所提难题，本发明提出了一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法。

2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其包括以下步骤：

3、步骤1：确定系统内绝缘电阻最小的线路，以该线路的绝缘电阻阻值作为选线阈值；

4、步骤2：实时检测系统零序电压，若系统零序电压大于5%相电压，启动保护；

5、步骤3：记录系统零序电压与各条线路的零序电流；

6、步骤4：延时1s若系统零序电压下降至5%相电压以下，返回步骤2，反之投入并联小电阻，进入步骤5；

7、步骤5：记录并联小电阻投入后的系统零序电压与各条线路零序电流，若某一线路零序电流满足零序过电流保护动作阈值，切除该线路，否则进入步骤6；

8、步骤6：根据步骤2至步骤5所记录的数据，依次计算相位特征量与过渡电阻，判定故障相；

9、步骤7：计算各线路的零序测量导纳与零序测量电阻，将零序测量电阻小于选线阈值的线路视为故障线路切除。

10、进一步的，步骤1中最小绝缘电阻计算公式为：

11、

12、其中，为第 k条线路的对地电纳，分别为线路 k的三相对地电容,min表示取最小值。

13、进一步的，步骤4中投入并联小电阻的时刻为：系统零序电压过零点。

14、进一步的，步骤5中零序过电流保护动作阈值为：

15、

16、其中， k rel为可靠系数，取值范围为1.3~1.5，=为第 k条线路的对地电容电流，max表示取最大值。

17、进一步的，步骤6中相位特征量的计算方法如下：

18、

19、其中，为并联小电阻，分别为并联小电阻投入前后系统零序电压，分别为a相电源电势与三相不对称矢量和。

20、进一步的，步骤6中判定故障相的方法为：如果相位特征量的相位在（-70°，50°）之间判定为a相故障，如果相位特征量的相位在（50°，170°）之间判定为b相故障，如果相位特征量的相位在（170°，-70°）之间判定为c相故障。

21、进一步的，步骤6中过渡电阻的计算公式为：

22、

23、

24、其中，为接地导纳，=1/，为工频角频率， lp为消弧线圈电感， j为虚部标志，为系统三相对地总导纳。

25、进一步的，步骤7中任一线路 k的零序测量导纳为：

26、

27、其中，为第 k条线路的零序电流变化量，为系统零序电压变化量。

28、进一步的，任一线路 k的零序测量电阻为：

29、

30、其中，real代表取虚数的实部。

31、进一步的，步骤7中健全线路零序测量导纳与该线路的对地导纳相同：

32、

33、其中，分别为健全线路 i的对地导纳与零序测量导纳，为健全线路 i的零序电流变化量。

34、进一步的，步骤7中故障线路零序测量导纳由该线路的对地导纳以及接地导纳共同构成：

35、

36、其中，分别为故障线路 j的对地导纳与零序测量导纳，为故障线路 j的零序电流变化量。

37、进一步的，将零序测量电阻小于的线路视为故障线路切除。

38、本发明公开的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，通过采集并联小电阻投入前后系统零序电压与零序电流，实现对故障线路与故障线的辨识，其原理清晰、易实现，实用性强，不受零序电流互感器极性反接与电网参数不平衡的影响，并且在实现选线与选相的同时，还可实现对健全线路对地导纳以及过渡电阻的测量，具有较高的工程应用价值。

技术特征：

1.一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，所述步骤1中最小绝缘电阻计算公式为：

3.如权利要求1所述的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，所述步骤6中相位特征量为：

4.如权利要求1所述的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，所述步骤6中判定故障相的方法为：如果相位特征量的相位在（-70°，50°）之间判定为a相故障，如果相位特征量的相位在（50°，170°）之间判定为b相故障，如果相位特征量的相位在（170°，-70°）之间判定为c相故障。

5.如权利要求1所述的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，所述步骤6中过渡电阻为：

6.如权利要求1所述的一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，其特征在于，所述步骤7中任一线路k的零序测量导纳为：

技术总结
本发明公开了一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，属于中压配电网故障诊断领域。针对灵活接地系统现有保护方法耐过渡电阻能力低、未考虑电网参数不平衡对判据影响的问题，本发明在计及电网参数不平衡条件下，提出了一种适用于灵活接地系统的单相高阻接地故障选线与选相方法，首先获取并联小电阻投入前后系统零序电压，计算相位特征量，实现故障选相，之后通过各线路的零序电流变化量与系统零序电压变化量计算各线路的零序测量导纳与零序测量电阻，最终实现故障选线。该方法不受电网参数不平衡与零序电流互感器极性反接影响，能够有效降低保护对零序电流互感器精度的要求。此外，该方法还可利用故障信息实现对过渡电阻及单条线路对地导纳的测量。

技术研发人员：李晓波,张世乐,谢剑锋,冯书全,隋燕,周俊,刘栩鹏,彭超红
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17