一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法及系统

本发明涉及继电保护，尤其涉及一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法及系统。

背景技术：

1、在配电网接地故障的消弧的相关技术方案中，根据控制对象的类型可以分为电压型消弧和电流型消弧，电压型消弧是把故障相电压降为零，电流型消弧则是把故障点电流降为零。

2、对于电压型消弧，其通常适用于高阻故障，对金属性的低阻故障消弧效果不理想；对于电流型消弧，其通常适用于低阻故障，对高阻故障效果不理想。

3、由于两种消弧方式均存在各自不适用的故障工况，因此，需要一种能够同时适用于高阻故障和低阻故障的方法，来提升配电网接地故障的消弧方式的适用性，从而保障配电网安全、可靠运行。

4、例如，《可适应线路结构动态变化的有源消弧算法》的期刊论文中，提出的通过测量零序电压以及零序电流判断出故障相，再通过计算接地电阻注入理想的电流值使相电压变为0。本发明先计算出接地电阻的大小，再直接以接地电阻大小作为轮换熄弧切换条件，根据接地电阻的大小选择注入的电压或电流的大小，这种方法变量容易控制，切换原理简单，所需数据量小，准确度高，轮换熄弧容易实现。可实现低采样率下的不稳定电弧精准熄弧，具有较强的工程实用性。

5、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法，旨在解决如何提升配电网接地故障的消弧方式的适用性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法，所述方法包括：

3、在检测到配电网出现单相接地故障时，向所述配电网的故障相补偿谐波电流；

4、确定所述配电网中的当前接地电阻值，所述当前接地电阻值由各馈线的对地等效电容和所述谐波电流的电流值计算得到；

5、确定所述当前接地电阻值是否大于边界阈值，其中，所述边界阈值由各馈线对地等效电容值、故障线路的等效阻抗值、非故障线路的等效阻抗值和线路的等效负荷阻抗值计算得到；

6、若是，向所述配电网中的故障相补偿有源消弧电流，以使所述故障相电压置零；

7、否则，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以使所述配电网的接地点电流置零。

8、可选地，所述边界阈值的表达式为：

9、

10、其中，，，为所述各馈线对地等效电容，为所述故障线路的等效阻抗，为所述非故障线路的等效阻抗，为线路的等效负荷阻抗，为角频率，为所述等效负荷阻抗的有功功率，为所述等效负荷阻抗的无功功率。

11、可选地，所述确定所述配电网中的当前接地电阻值的步骤包括：

12、确定所述电流值和各馈线的所述对地等效电容之间的差值；

13、将所述差值的倒数，确定为所述当前接地电阻值。

14、可选地，所述向所述配电网的中性点处补偿高频有功电流的步骤之前，还包括：

15、获取所述配电网中的中性点电压值和母线电压值；

16、根据所述母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值；

17、确定所述中性点电压值是否大于或等于所述故障电压阈值；

18、若是，判断所述配电网出现所述单相接地故障；

19、否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。

20、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种继电系统，用于执行如上所述的小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法，所述继电系统包括：

21、有源逆变模块，用于在检测到配电网出现单相接地故障时，向所述配电网的故障相补偿谐波电流；

22、逻辑判断模块，用于确定所述配电网中的当前接地电阻值，以及确定所述当前接地电阻值是否大于边界阈值；

23、闭环控制模块，用于若所述当前接地电阻值大于所述边界阈值，向所述配电网中的故障相补偿有源消弧电压，以使所述故障相电压置零，否则，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以使所述配电网的接地点电流置零。

24、可选地，所述逻辑判断模块包括：

25、接地电阻值计算单元，用于确定谐波电流的电流值和对地等效电容之间的差值，以及将所述差值的倒数，确定为所述当前接地电阻值；

26、判断单元，用于确定所述当前接地电阻值是否大于边界阈值。

27、可选地，所述继电系统还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括：

28、参数采集单元，用于在配电网正常运行时，采集三相对地电容，三相对地电导，并实时检测更新保存；

29、电压采集单元：用于在配电网出现单相接地故障时，通过母线上安装的电压互感器采集三相母线电压和零序电压以及故障相的相电压。

30、可选地，所述继电系统还包括保护启动模块，所述保护启动模块包括：

31、电阻采集单元，用于获取所述配电网中的中性点电压值和母线电压值；

32、电压阈值计算单元，用于根据所述母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值，以及确定所述中性点电压值是否大于或等于所述故障电压阈值；

33、故障判断单元，用于若中性点电压值大于或等于所述故障电压阈值，判断所述配电网出现所述单相接地故障，否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。

34、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法程序，所述小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法程序被处理器执行时实现如上所述的小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法的步骤。

35、本发明实施例提供一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法、系统及介质，通过比较接地电阻值与边界阈值的大小选择消弧方法，若接地电阻值大于边界阈值则投入电压消弧，若接地电阻小于边界阈值则投入电压消弧，实现两种消弧方法优势互补，保障配电网安全、可靠运行。

技术特征：

1.一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法，其特征在于，应用于继电系统，所述小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边界阈值的表达式为：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述配电网中的当前接地电阻值的步骤包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述配电网的中性点处补偿高频有功电流的步骤之前，还包括：

5.一种继电系统，其特征在于，用于执行如权利要求1至4任一项所述的小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法，所述继电系统包括：

6.如权利要求5所述的继电系统，其特征在于，所述逻辑判断模块包括：

7.如权利要求5所述的继电系统，其特征在于，所述继电系统还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括：

8.如权利要求5所述的继电系统，其特征在于，所述继电系统还包括保护启动模块，所述保护启动模块包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法程序，所述小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法的步骤。

技术总结
本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种小电流接地系统配电网的故障轮换熄弧方法及系统。所述方法包括：在检测到配电网出现单相接地故障时，向所述配电网的故障相补偿谐波电流；确定所述配电网中的当前接地电阻值，所述当前接地电阻值由各馈线的对地等效电容和所述谐波电流的电流值计算得到；确定所述当前接地电阻值是否大于边界阈值，其中，所述边界阈值由各馈线对地等效电容值、故障线路的等效阻抗值、非故障线路的等效阻抗值和线路的等效负荷阻抗值计算得到；若是，向所述配电网中的故障相补偿有源消弧电流，以使所述故障相电压置零；否则，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以使所述配电网的接地点电流置零。

技术研发人员：束洪春,孙思雨,董俊,杨志恒,田开庆
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15