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基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法

文檔序號(hào):6222542閱讀:331來源:國知局
基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,首先設(shè)置故障電流的預(yù)設(shè)門檻值和;當(dāng)線路發(fā)生小電流接地故障時(shí),結(jié)合利用分界開關(guān)處零序電流的幅值與預(yù)設(shè)門檻值和比較以及分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位差以及相位判據(jù)比較,判斷故障區(qū)域。本發(fā)明在發(fā)生小電流接地故障時(shí),能快速準(zhǔn)確的確定故障位于用戶側(cè)還是系統(tǒng)側(cè),并在必要時(shí)人工或自動(dòng)隔離故障區(qū)域;且本發(fā)明可提高小電流接地故障分界技術(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性,同時(shí)也可為供電公司和用戶區(qū)分責(zé)任提供更為準(zhǔn)確的依據(jù),具有良好的發(fā)展前景。
【專利說明】基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域,涉及一種小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障檢測(cè)與隔離方法,特別是一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法。
【背景技術(shù)】
[0002]中壓配電線路按區(qū)段可分屬供電公司和用戶,故障后需要盡快確定故障位于用戶側(cè)還是系統(tǒng)側(cè),以明確供電公司和用戶的巡線和檢修責(zé)任。通過配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)故障分段定位,但由于投資原因一般僅對(duì)主干線路分段,仍不能滿足上述要求。此夕卜,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,相當(dāng)一部分故障(可能高達(dá)30%)是發(fā)生在用戶線路或設(shè)備上的。當(dāng)用戶所屬線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí),如果處理不當(dāng),將使整條配電線路停電,擴(kuò)大停電范圍,影響非故障用戶的正常供電,并引起供電公司和非故障用戶之間的責(zé)任糾紛。
[0003]分界開關(guān)是將線路分段開關(guān)和微機(jī)保護(hù)測(cè)控以及通信融為一體的裝置。分界開關(guān)安裝在中壓線路的T接分支或末端,是供電公司和用戶劃分中壓配電線路不同管轄范圍的分界點(diǎn)。接地故障分界技術(shù),是指檢測(cè)用戶側(cè)發(fā)生的接地故障并告警,在必要時(shí)自動(dòng)或人工隔離故障區(qū)段。通過接地故障分界技術(shù)可以進(jìn)一步縮小故障區(qū)段、加快故障處理速度,減少可能引起的非故障用戶連帶性事故停電,更重要的是給供電公司和用戶區(qū)分責(zé)任提供了依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有的小電流接地故障分解技術(shù)主要有:
1、工頻零序電流幅值法。無論是不接地系統(tǒng)還是經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),由于負(fù)荷側(cè)接地時(shí)分界開關(guān)處的故障工頻零序電流大于系統(tǒng)側(cè)接地時(shí)的故障工頻零序電流,因此可根據(jù)負(fù)荷側(cè)對(duì)地電容電流設(shè)定一門檻值,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),若分界開關(guān)處的工頻零序電流大于門檻值,則判定為負(fù)荷側(cè)故障;若其小于預(yù)設(shè)門檻值,則判定為系統(tǒng)側(cè)故障。
[0005]2、工頻零序電壓電流相位比較法。對(duì)于能同時(shí)獲得零序電壓和零序電流信號(hào)的分界開關(guān),可以利用故障工頻零序電壓和電流間的相位關(guān)系確定故障方向。當(dāng)分界開關(guān)檢測(cè)到的工頻零序電流超前工頻零序電壓的相位值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí),判斷為用戶界內(nèi)發(fā)生接地故障,否則為系統(tǒng)側(cè)故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種當(dāng)發(fā)生小電流接地故障時(shí),能快速準(zhǔn)確的確定故障位于用戶側(cè)還是系統(tǒng)側(cè),并在必要時(shí)人工或自動(dòng)隔離故障區(qū)域的基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,當(dāng)小電流接地故障位于不同位置時(shí),利用線路分界開關(guān)處工頻零序電壓和工頻零序電流的幅值與相位特征檢測(cè)系統(tǒng)故障區(qū)域,其實(shí)現(xiàn)過程如下:
步驟SOl:設(shè)置故障電流的預(yù)設(shè)門檻值
和;步驟S02:發(fā)生小電流接地故障時(shí),將分界開關(guān)處零序電流的幅值Icw與預(yù)設(shè)門檻值/s機(jī)ζ比較;
步驟S03:當(dāng)/_>/3時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障;
當(dāng)!減 <‘時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故障;
當(dāng)G時(shí),則引入分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位關(guān)系作為輔助判據(jù),并進(jìn)行下一步判斷;
步驟S04:利用分界開關(guān)處零序電壓4和零序電流的相位差以及相位判據(jù)比較,判斷故障區(qū)域,具體如下:
當(dāng)6滬CZiw-Ziirw 510滬時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故
障;
當(dāng)10滬< IIm-1Uiw < 時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障。
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例中,所述故障電流預(yù)設(shè)門檻值/3和/;的設(shè)置方法如下:
4 =為可靠系數(shù),為分界開關(guān)下游線路的對(duì)地分布電容電流;*ζ滿足條
件:當(dāng)ζ <4且分界開關(guān)處零序電流的幅值/_ >尨時(shí),電壓互感器及電流互感器的相位測(cè)量誤差均小于5°,并在該條件下任意設(shè)置即可。
[0009]在本發(fā)明實(shí)施例中,所述零序電壓由分界開關(guān)接有的三相或零序電壓互感器獲取。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例中,所述零序電流的獲取有直接和間接兩種方式:零序電流的直接獲取方式為由分界開關(guān)接有的零序電流互感器獲?。涣阈螂娏鞯拈g接獲取方式為通過三相電流合成后獲取,該方式需要通過零序電流突變量方法剔除不平衡電流影響。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例中,所述分界開關(guān)能夠設(shè)定是否允許自動(dòng)跳閘。
[0012]相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明方法避免了工頻零序電流幅值法受消弧線圈補(bǔ)償電流或過渡電阻的影響而使靈敏度降低的缺點(diǎn);且排除了工頻零序電壓電流相位比較法在故障電流較小時(shí),易受電壓、電流互感器傳變誤差影響而誤判的區(qū)域,尤其是在諧振接地系統(tǒng)中負(fù)荷側(cè)故障時(shí),在極端條件下相位測(cè)量結(jié)果可能小于100°,造成的誤判;本發(fā)明可提高小電流接地故障分界技術(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性,同時(shí)也可為供電公司和用戶區(qū)分責(zé)任提供更為準(zhǔn)確的依據(jù),具有良好的發(fā)展前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明工頻零序電壓電流綜合法動(dòng)作區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0015]本發(fā)明一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,當(dāng)小電流接地故障位于不同位置時(shí),利用線路分界開關(guān)處工頻零序電壓和工頻零序電流的幅值與相位特征檢測(cè)系統(tǒng)故障區(qū)域,其實(shí)現(xiàn)過程如下:
步驟SOl:設(shè)置故障電流的預(yù)設(shè)門檻值^和/〗,且4 <4;
步驟S02:發(fā)生小電流接地故障時(shí),將分界開關(guān)處零序電流的幅值Icy與預(yù)設(shè)門檻值Js和I!比較;
步驟S03:當(dāng)Im 1^時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障;
當(dāng)</;時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故障;
當(dāng)>/_ 時(shí),則引入分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位關(guān)系作為輔助判據(jù),并進(jìn)行下一步判斷;
步驟S04:利用分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位差以及相位判據(jù)比較,判斷故障區(qū)域,具體如下:
當(dāng)時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故
障;
當(dāng)WOg < Zlm -ZUm < 280° W,小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障。
[0016]所述故障電流預(yù)設(shè)門檻值/5和/|的設(shè)置方法如下:
Is=JQlIcc,為可靠系數(shù),為分界開關(guān)下游線路的對(duì)地分布電容電流;滿足條
件:當(dāng)ζ <4且分界開關(guān)處零序電流的幅值>尨時(shí),電壓互感器及電流互感器的相位測(cè)量誤差均小于5°,并在該條件下任意設(shè)置即可。
[0017]所述零序電壓由分界開關(guān)接有的三相或零序電壓互感器獲?。凰隽阈螂娏鞯墨@取有直接和間接兩種方式:零序電流的直接獲取方式為由分界開關(guān)接有的零序電流互感器獲?。涣阈螂娏鞯拈g接獲取方式為通過三相電流合成后獲取,該方式需要通過零序電流突變量方法剔除不平衡電流影響;所述分界開關(guān)能夠設(shè)定是否允許自動(dòng)跳閘。
[0018]為讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更加了解本發(fā)明,以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0019]本發(fā)明解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:當(dāng)發(fā)生小電流接地故障時(shí),利用線路分界開關(guān)處的零序電壓和零序電流的幅值與相位特征檢測(cè)系統(tǒng)故障位于用戶側(cè)還是系統(tǒng)側(cè),其具體過程為:
a.設(shè)置故障電流的預(yù)設(shè)門檻值/5和^:
4 = 2?,為可靠系數(shù)(一般取1.3左右),/ee為分界開關(guān)下游線路的對(duì)地分布電容電流;/;滿足條件:當(dāng)4 且分界開關(guān)處零序電流的幅值Iw > 時(shí),電壓互感器及電流互感器的相位測(cè)量誤差均小于5°,并在該條件下任意設(shè)置即可。
[0020]b.將分界開關(guān)處零序電流的幅值Im與預(yù)設(shè)門檻值<4和《比較:
當(dāng)Ιω ^is時(shí),接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障;當(dāng)/os < 4時(shí),接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷系統(tǒng)側(cè)故障;
當(dāng)Zs > I11 時(shí),則引入分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位關(guān)系作為輔助判據(jù)。
[0021]c.當(dāng)&時(shí),利用分界開關(guān)處零序電壓和零序電流』_的相位差與相位判據(jù)比較,判斷故障區(qū)域:
當(dāng).Cziiw-ZOil 時(shí),接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故障;
當(dāng)I We < Ilm-/? < 230°時(shí),接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障。
[0022]d.給出判定結(jié)果。
[0023]本發(fā)明所述方法根據(jù)配電網(wǎng)特征的不同而有所區(qū)別。
[0024]1、針對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng):
(I)所用分界開關(guān)由開關(guān)本體及測(cè)控單元兩大部分構(gòu)成,分界開關(guān)帶有一套內(nèi)置電壓互感器用于提供開關(guān)的操作電源、一套內(nèi)置電流互感器;有CPU內(nèi)部處理器和通信模塊;故障跳閘時(shí)帶有電壓判斷和故障記憶;具備跳閘閉鎖功能和聲光報(bào)警功能。
[0025](2)零序電壓與零序電流的獲取,零序電壓可通過分界開關(guān)接有的三相或零序的電壓互感器(TV)直接獲得;零序電流的獲取有直接和間接兩種方式;直接方式是通過零序電流互感器(TA)獲得;間接方式是通過三相電流合成后獲??;系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)一般不存在零序電流,直接測(cè)量方式獲得的零序電流就是故障電流;而在間接測(cè)量方式下,由于TA誤差、裝置模擬電路處理及計(jì)算誤差等,即便是在一次電流對(duì)稱、不存在零序電流的情況下,由三個(gè)相電流相加獲得的工頻零序電流值也不為零,這個(gè)電流稱為不平衡電流;為了保證故障工頻電流測(cè)量的準(zhǔn)確性,間接測(cè)量方式下,需要通過零序電流突變量方法剔除不平衡電流影響。
[0026](3)接地故障的啟動(dòng)判據(jù),根據(jù)分界開關(guān)所接電壓互感器(TV)的不同,可以利用一相電壓降低、兩相電壓升高或零序電壓超越一定門檻來判斷接地故障的發(fā)生。
[0027](4)判斷故障區(qū)域,由分界開關(guān)的測(cè)控單元獲取電壓、電流互感器測(cè)得的零序電壓和零序電流的幅值與相位,并與設(shè)定的分界判據(jù)進(jìn)行比對(duì),判定故障區(qū)域:
當(dāng)“>Is,或Is >IM><Ilm-1fjm<230fl時(shí),接地故障位于分界開關(guān)下
游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障;
當(dāng)“ <4或4且.<4jt-z:C/w?HF時(shí),接地故障位于分界開關(guān)上
游,判斷系統(tǒng)側(cè)故障;
(5)故障區(qū)段隔離,根據(jù)需要可以設(shè)定是否允許分界開關(guān)自動(dòng)跳閘;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生小電流接地故障后,若判定為用戶界內(nèi)發(fā)生故障,則由分界開關(guān)發(fā)出聲光報(bào)警,并自動(dòng)跳閘或由運(yùn)行人員手動(dòng)跳閘,隔離故障區(qū)段,縮小故障范圍。
[0028]2、針對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng):
在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】中,分界開關(guān)的構(gòu)成、零序電壓與零序電流的獲取、接地故障的啟動(dòng)判據(jù)以及故障區(qū)域的判斷方法與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的【具體實(shí)施方式】基本相同,主要區(qū)別在于故障區(qū)段的隔離方法:
在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中,可將分界開關(guān)納入其管理范疇,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生小電流接地故障后,可以將故障信息上傳主站,實(shí)現(xiàn)更精確的故障區(qū)段定位,并由主站決定是否發(fā)出分界開關(guān)跳閘信號(hào)以隔離故障區(qū)段。
[0029]本發(fā)明綜合利用分界開關(guān)處工頻零序電壓和工頻零序電流的幅值與相位特征,能快速準(zhǔn)確地識(shí)別故障區(qū)域,其動(dòng)作區(qū)域如圖1所示,圖中,陰影區(qū)域?yàn)榫C合法在故障位于負(fù)荷側(cè)時(shí)的動(dòng)作區(qū)域;該動(dòng)作區(qū)域既保留了工頻零序電流幅值法原有的動(dòng)作區(qū)域,又覆蓋了其低靈敏度區(qū)域,避免了受消弧線圈補(bǔ)償電流或過渡電阻的影響而使靈敏度降低的缺點(diǎn);同時(shí)本發(fā)明方法排除了工頻零序電壓電流相位比較法在故障電流較小時(shí),易受電壓、電流互感器傳變誤差影響而誤判的區(qū)域,尤其是在諧振接地系統(tǒng)中負(fù)荷側(cè)故障時(shí),在極端條件下相位測(cè)量結(jié)果可能小于100°,造成誤判,而利用綜合法的兩個(gè)預(yù)設(shè)電流門檻值限制條件則能減少此類誤判;本發(fā)明可提高小電流接地故障分界技術(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性,同時(shí)也可為供電公司和用戶區(qū)分責(zé)任提供更為準(zhǔn)確的依據(jù),具有良好的發(fā)展前景。
[0030]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變,所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí),均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,其特征在于:當(dāng)小電流接地故障位于不同位置時(shí),利用線路分界開關(guān)處工頻零序電壓和工頻零序電流的幅值與相位特征檢測(cè)系統(tǒng)故障區(qū)域,其實(shí)現(xiàn)過程如下: 步驟SOl:設(shè)置故障電流的預(yù)設(shè)門檻值 IS和 Its 且 Its<Is; 步驟S02:發(fā)生小電流接地故障時(shí),將分界開關(guān)處零序電流的幅值lob與預(yù)設(shè)門檻值ls機(jī)lts比較; 步驟S03:當(dāng)IoB≥Ls時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障; 當(dāng)Iob<Its;時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故障; 當(dāng)Is>Iob≥I's時(shí),則引入分界開關(guān)處零序電壓和零序電流的相位關(guān)系作為輔助判據(jù),并進(jìn)行下一步判斷; 步驟S04:利用分界開關(guān)處零序電壓UoB和零序電流IoB的相位差以及相位判據(jù)比較,判斷故障區(qū)域,具體如下: 當(dāng)60.<<IoB-<UoB≤100.時(shí),小電流接地故障位于分界開關(guān)上游,判斷為系統(tǒng)側(cè)故障; 當(dāng)100.<<IoB-<UoB≤280.,小電流接地故障位于分界開關(guān)下游,判斷為負(fù)荷側(cè)故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,其特征在于:所述故障電流預(yù)設(shè)門檻值Is和Its;的設(shè)置方法如下:Is=KHlIoc,KAt為可靠系數(shù),Icc為分界開關(guān)下游線路的對(duì)地分布電容電流;Its;滿足條件:當(dāng)I's <Is且分界開關(guān)處零序電流的幅值IoB≥I's,電壓互感器及電流互感器的相位測(cè)量誤差均小于5°,并在該條件下任意設(shè)置即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,其特征在于:所述零序電壓由分界開關(guān)接有的三相或零序電壓互感器獲取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,其特征在于:所述零序電流的獲取有直接和間接兩種方式:零序電流的直接獲取方式為由分界開關(guān)接有的零序電流互感器獲??;零序電流的間接獲取方式為通過三相電流合成后獲取,該方式需要通過零序電流突變量方法剔除不平衡電流影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種基于分界開關(guān)工頻零序電壓電流的小電流接地故障分界法,其特征在于:所述分界開關(guān)能夠設(shè)定是否允許自動(dòng)跳閘。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103901322SQ201410124970
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】李天友, 徐丙垠, 薛永端, 李偉新, 陳敏維 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 山東理工大學(xué)
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