基于多级零序电流保护方式的配电网快速故障区域隔离系统的制作方法

本发明主要是配电网单相接地故障处理与故障区域隔离，适用于对配电网单相接地故障快速区域隔离。

背景技术：

1、配电网单相接地故障占比高达80%左右，其中永久性故障约占30%左右，特别是配电网频繁发生绝缘导线断线接地故障，故障点对人身安全构成威胁，国内曾多次发生绝缘导线断线接地故障造成的人身伤亡事故；还有配电网绝缘导线断线接地、树木与配电网接触引起的山林火灾事故频繁发生，有些甚至造成了严重的人身伤亡事故。

2、目前对永久性接地故障的处理主要有：(1)、在变电站通过接地选线的方法选出并切除整条永久性接地故障线路，但是目前接地选线装置的高阻识别能力还解决不了绝缘导线断线接地、树木与配电网接触引起高阻接地难题，再者，在变电站切除故障馈线，往往造成较大范围的停电，降低供电可靠性；(2)、由零序电流保护或配电自动化系统通过馈线节点上的一二次融合智能开关实现故障的区域隔离，但存在以下一些问题：零序电流保护是传统的配电网单相接地故障隔离方式，需要用零序电流定值与差异化的时间定值配合，零序电流定值目前主要采用一段母线上的线路一个零序电流定值，时间定值是从线路末端节点逐级增加的方法。如电网运行方式发生变化，需要重新修改零序电流定值时，首先计算配电网的电容电流进行计算，然后对电网中每台智能开关进行定值修改，工作量非常大。目前配电网采用的零序保护通常为一座变电站的配电线路采用一个固定的零序电流保护定值，为了保证零序电流保护的选择性要求，零序电流保护电流定值一般都选取的比较大，这样就造成了较大的“高阻死区”，对于人身触电、树木接地或架空线路断线接地产生的接地故障不能及时切除，不能解决绝缘导线断线接地、树木与配电网接触引起高阻接地。

3、通过配电自动化系统后台在发生配电网单相接地故障时检测各节点的零序电流分布，根据各节点的零序电流分布规律判断单相接地故障发生的区域，实现故障的区域隔离，但是这种方法时间长，现场实验证明：需40秒左右，不利于配电网单相接地故障的快速区域隔离和防山火的需求。

4、现在配电网中装有大量的节点一二次融合的智能开关，通过ftu或dtu与配电自动化后台通信，实现故障区域隔离。但现有的ftu或dtu不具备单相接地故障数据处理功能，无法进行单相接地故障区域智能判断和精准、快速的单相接地故障区域隔离，无法满足配电网对人身安全防护和防山火的需要。

技术实现思路

1、针对目前配电网单相接地故障区域隔离存在的问题，发明了基于多级零序电流保护方式的配电网故障区域隔离系统，由安装在变电站的接地故障处理装置、配电线路上各节点单相接地故障区域隔离拓展模块和配电网接地故障区域隔离后台构成多级零序电流保护模式配电网故障区域隔离系统。变电站的单相接地故障处理装置是除消弧线圈以外的接地故障处理装置，装置应具有对单相接地故障的处理、对故障性质的判断和接地选线功能；当电网发生单相接地故障时，能消除瞬时故障，能对故障性质进行判断，在判断故障为永久性接地故障时，选出接地故障线路，根据接地故障线路的零序电流的范围判断零序电流分级值，并把接地故障线路和故障线首端零序电流分级值上报配电网接地故障区域隔离后台。

2、节点单相接地故障区域隔离拓展模块串接在配电线路节点一二次融合智能开关与节点ftu或dtu之间，通过节点一二次融合智能开关内置的电流、电压互感器测量节点零序电流和零序电压信号，并通过电压互感器取电；配电线路节点单相接地故障区域隔离拓展模块通过节点ftu或dtu与配电网接地故障区域隔离后台通信，也可直接与配电网接地故障区域隔离后台通信，接受配电网接地故障区域隔离后台的控制；在配电网运行时，配电线路节点单相接地故障区域隔离拓展模块检测到节点零序电流ij0的突变量δij0≥λ，或零序电压u0的突变量δu0≥δ时，则在t1时间内连续测量并储存节点零序电流值，并根据预设的模式进行判断，根据配电网接地故障区域隔离后台的指令进行处理；λ为判断是否发生单相接地故障零序电流增量判据，一般取0.2a；δ为判断是否发生单相接地故障零序电压增量判据值，一股取10~20v。

3、配电网接地故障区域隔离后台，可独立运行，也可作为分支模块融入配电自动化后台，并与变电自动化系统和配电网节点ftu或dtu通信；在接地故障发生时，当变电站单相接地故障处理装置判断故障为永久性故障，把接地选线结果和对应的零序电流零序电流分级值通过变电自动化系统上报给配电网单相接地故障区域隔离后台，由配电网单相接地故障区域隔离后台对故障馈线上的各节点单相接地故障智能处理拓展模块发出指令，启动对应的零序电流定值。

4、多级零序电流保护定值方式是根据零序电流的范围进行分级，即：零序电流在i01<i02时级数为1、i02≤i03时级数为2、...、i0n≤i0（n+1）时级数为n，储存在节点单相接地故障智能处理拓展模块的储存器中作为零序电流保护定值；根据节点在配电线路中的位置设置时间定值，方法是：把位于线路末端的动作时间t设为“tm”，向变电站侧每级时间定值增加nδt，δt为每级时间级差，n为级数，储存在节点单相接地故障智能处理拓展模块的储存器中作为节点时间定值。

5、在单相接地故障发生时，首先由变电站的接地故障处理装置进行故障处理，在判断故障为永久性故障时选出接地线路，再检测故障馈线首端零序电流大小判断零序电流的级数，把接地选线结果和故障馈线零序电流分级值上报至配电网单相接地故障区域隔离后台，由后台系统向故障馈线发布相应的定值指令、启动贮存在故障馈线节点智能控制终端单相接地拓展模块的对应零序电流分级定值，当节点零序电流和时间达到对应的零序电流分级值和时间定值后，启动零序电流保护断开节点智能开关实现故障区域隔离。

6、配电网接地故障区域隔离后台的主要功能是对配电网单相接地故障进行区域隔离，在独立运行时应具备与调度自动化后台通信和配电网节点ftu或dtu通信能力。

7、节点单相接地故障区域隔离拓展模块是主要用于单相接地故障区域隔离的，具备采集、计算、储存节点单相接地故障特征参数的功能，应具备与节点ftu或dtu通信能力。

8、变电站的单相接地故障处理装置要求是除消弧线圈以外的接地故障处理装置，主要是因为消弧线圈接地方式在处理单相接地故障时，接地故障馈线的节点零序电流分布具有不确定性。

9、本发明具有下述优点：

10、1、配电线路节点智能终端中根据零序电流的大小与时间设定对应的零序保护定值分级qi值。对应于低阻、中阻和高阻接地故障在故障馈线的零序电流qi值可以分为若干级，貝有精确的针对性，最大限度地降低了“高阻死区”。

11、2、在配电网发生接地故障时启动相应的分级qi值，分级qi值之间无需时间配合，直接启动对应的分级qi值，处理低阻、中阻和高阻接地故障，缩短了故障区域隔离时间，实现故障的快速区域隔离。

12、3、该发明简单、易行、适用范围广，便于产品化，产品市场前景好。

技术特征：

1.基于多级零序电流保护方式的配电网故障区域隔离系统，由安装在变电站的接地故障处理装置、配电线路上各节点单相接地故障区域隔离拓展模块和配电网接地故障区域隔离后台构成多级零序电流保护模式配电网故障区域隔离系统，其特征在于：变电站的单相接地故障处理装置是除消弧线圈以外的接地故障处理装置，装置应具有对单相接地故障的处理、对故障性质的判断和接地选线功能；当电网发生单相接地故障时，能消除瞬时故障，能对故障性质进行判断，在判断故障为永久性接地故障时，选出接地故障线路，根据接地故障线路的零序电流的范围判断零序电流分级值，并把接地故障线路和故障线首端零序电流分级值上报配电网接地故障区域隔离后台；

2.根据权利要求1所述的基于多级零序电流保护方式的配电网故障区域隔离系统，其特征在于：配电网接地故障区域隔离后台的主要功能是对配电网单相接地故障进行区域隔离，在独立运行时应具备与调度自动化后台通信和配电网节点ftu或dtu通信能力。

3.根据权利要求1所述的基于多级零序电流保护方式的配电网故障区域隔离系统，其特征在于：节点单相接地故障区域隔离拓展模块是主要用于单相接地故障区域隔离的，具备采集、计算、储存节点单相接地故障特征参数的功能，应具备与节点ftu或dtu通信能力。

4.根据权利要求1所述的基于多级零序电流保护方式的配电网故障区域隔离系统，其特征在于：变电站的单相接地故障处理装置要求是除消弧线圈以外的接地故障处理装置，主要是因为消弧线圈接地方式在处理单相接地故障时，接地故障馈线的节点零序电流分布具有不确定性。

技术总结
基于多级零序电流保护方式的配电网快速故障区域隔离系统是由变电站接地处空装置、节点智能终端和后台构成的。在电网发生接地故障时，接地处空装置对故障进行处理，并对故障性质进行判断，在判断故障为永久性接地故障时，选出接地故障线路，根据接地故障线路首端的零序电流零序电流值的大小判断零序电流保护分级值，上报配电自动化的后台，由配电自动化的后台向故障线路节点智能终端下达指令启动储存在节点智能终端对应的分级定值，断开节点智能开关，实现精准故障区域隔离，提高供电可靠性。

技术研发人员：李景禄,张春辉,李政洋
受保护的技术使用者：长沙信长电力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27