專利名稱：一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法。
背景技術：
我國的中低壓電網一股采用中性點不接地方式、小電阻接地方式或經消弧線圈接 地方式，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，接地線路的零序電流大小及方向等特征量受系統(tǒng)運行方 式影響大，給接地保護的判斷帶來了困難，嚴重地影響了供電的可靠性。因此，在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，如何快速準確的選出故障線路，有著重 大的實用意義。傳統(tǒng)的接地保護方法，有以下幾種1、零序電壓(電流)法原理發(fā)生接地故障時，故障相會產生零序電壓和零序電流。該方法判斷零序電壓 或零序電流的幅值大小來區(qū)分故障線路和非故障線路。缺點在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障的時候，非故障線路也有零序電壓和零序 電流；在經消弧線圈接地的系統(tǒng)中，由于故障電流得到補償，故障線路的零序電流可能比非 故障線路的零序電流還小。所以，該方法無法實現(xiàn)選擇性。2、零序電流功率方向法原理發(fā)生接地故障時，非故障線路的零序電流超前零序電壓90°，故障線路零 序電流滯后零序電壓90°。缺點該方法只適用于中性點不接地系統(tǒng)的高壓長線路，對于消弧線圈接地系統(tǒng)， 由于消弧線圈的補償作用，故障線路的零序電流不再滯后零序電壓90°，隨著脫諧度的不 同，滯后的角度在90°和270°之間變化；對于小電阻接地系統(tǒng)和低壓短線路，故障線路零 序電流和零序電壓的角度在90°和180°之間變化。該方法的判據都不適用。3、零序有功分量法原理經消弧線圈串、并電阻的線路，在發(fā)生接地故障的時候，給故障線路提供了 零序電流有功成分，非故障線路無有功電流。缺點該方法只適用于經消弧線圈串、并電阻的高壓線路(絕緣電阻很大，對地電 容起主導作用)。對于中性點不接地系統(tǒng)，故障線路、非故障線路都沒有零序有功電流；而 低壓短線路的非故障線路也有有功電流，該方法無法實現(xiàn)選擇性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種適用于小電流接地系統(tǒng)的接 地保護方法。本發(fā)明的技術方案是一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，包括采集數(shù)據、處理 數(shù)據和分析數(shù)據步驟，其中，所述采集數(shù)據步驟包括
①通過單相接地試驗或線路參數(shù)計算得出線路的對地零序導納Ytlkd ；②實時采集保護接入的零序電壓Utl、零序電流Itl ；所述處理數(shù)據步驟包括①計算出線路零序導納Ytlk ；②計算出線路零序補償導納Y'③計算出線路零序補償導納角度(K ；④保存N周波的零序補償導納角度Φ k序列；所述分析數(shù)據步驟包括①判斷零序補償導納Y' Clk的幅值，如果超過啟動閾值，判斷零序補償導納角度
Φ,；②如果100° < Φ,^ 280°，則判定為故障線路；③如果80° < (K <100°，則執(zhí)行下列步驟④；④考察存儲的N周波的零序補償導納角度(^序列，如果曾經出現(xiàn)過170° < Φ1 ^ 280°，則判定為故障線路；⑤整組復歸判斷。本發(fā)明的原理是小電流接地系統(tǒng)中，在正常運行情況下，每條線路的三相對地電容相同，在相電壓 的作用下，每相都有一超前于相電壓90°的電容電流流入地中，而三相電流之和為零。在某 條線路發(fā)生金屬性或經電阻單相接地故障后，全系統(tǒng)將出現(xiàn)零序電壓；在非故障線路上出 現(xiàn)零序電流，其數(shù)值等于本線路對地電容電流之和，電容性無功功率的方向為母線流向線 路；在故障線路上也出現(xiàn)零序電流，其數(shù)值等于全系統(tǒng)非故障元件零序電流之和，電容性無 功功率的方向為線路流向母線。由圖1可以看出，假設Lk為非故障線路，L1為故障線路；&、bk分別為線路Lk的對 地電導和容納；gs和bs分別為消弧線圈的電導和容納。本發(fā)明中，對于非故障線路零序導納Ytlk = &+jbk，零序補償導納的算法為V ok =Yok-Yokd' 一股情況下，零序導納Ytlk與線路對地零序導納Ytlkd相等，有Y' Ok = 0 ；當系統(tǒng) 運行長時間后絕緣水平下降，對地導納增大，此時有(K <90°。對于消弧線圈零序導納Y0s = gs-jbs ；對于故障線路零序補償導納Y01 = "(Y0s+ Σ Yok) = "(gs+ Σ gk)"j ("bs+ Σ bk)， 所以有90°彡C^1彡270°?？梢钥闯?，線路單相接地故障時，故障線路的零序導納補償角滿足 90° ( (^< 270°，非故障線路的零序導納補償角滿足(^<90°，可以根據零序導 納補償角度的相位來區(qū)分故障線路和非故障線路。但是在實際應用中，由于采樣精度和計 算誤差的影響，在90°附近有模糊區(qū)。在模糊區(qū)，對于非故障線路，零序導納補償角由線路的對地容性電流決定；而對于 故障線路，系統(tǒng)必然是經消弧線圈接地系統(tǒng)，且工作在過補償狀態(tài)。由于電感的電流不能 突變，根據首半波原理，在故障初始，電感電流并不能立刻將故障點的對地電容電流完全補 償。接地電流由容性電流變?yōu)楦行噪娏魇且粋€暫態(tài)過程，在這個過程中，由于零序電壓的性 質不變化，在故障初始，零序補償導納角在第三象限；進入穩(wěn)態(tài)過程后，由于電感電流的補償作用，零序補償導納角進入第二象限。所以在模糊區(qū)80° < (^<100°，可以利用首半波原理來做進一步判斷。如果 在零序導納補償角進入模糊區(qū)之前，曾經處于第三象限，則是故障線路，否則就是非故障線 路?？紤]到采樣誤差和系統(tǒng)精度的影響，我們將曾處于第三象限的判據設為在模糊區(qū)之前 的N個周波，曾經出現(xiàn)過170° < Φ,^ 280°。根據上述分析，本發(fā)明設置了零序導納判據，能夠在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，快 速準確的選出故障線路，且不受系統(tǒng)運行方式的影響，我們定義此種接地保護方案為“自適 應零序導納法”。本方法實施簡單，物理意義清晰，可以準確、快速地實現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)中的接地 保護。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)模型2是本發(fā)明實施例1的流程3是與本發(fā)明實施例1小電流接地系統(tǒng)接地保護邏輯流程圖
具體實施例方式本發(fā)明用于實現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)的接地保護，下面以接地保護為例作進一步說 明一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，包括采集數(shù)據、處理數(shù)據和分析數(shù)據步驟， 其中，采集數(shù)據步驟包括①通過單相接地試驗或線路參數(shù)計算得出線路的對地零序導納Ytlkd ；②實時采集保護接入的零序電壓Utl、零序電流Itl處理數(shù)據步驟包括①計算出線路零序導納Ytlk ；②計算出線路零序補償導納Y' Qk;③計算出線路零序補償導納角度(K ；④保存10周波的零序補償導納角度(K序列；分析數(shù)據步驟包括①判斷零序補償導納Y' Clk的幅值，如果超過啟動閾值，判斷零序補償導納角度
Φ,；②如果100° < Φ,^ 280°，則判定為故障線路；③如果80° < (K <100°，則執(zhí)行下列步驟④；④考察存儲的10周波的零序補償導納角度(K序列，如果曾經出現(xiàn)過170° < Φ1 ^280°，則判定為故障線路；⑤整組復歸判斷。上述步驟，我們定義為“自適應零序導納法”。本實施例中小電流接地系統(tǒng)接地保護邏輯見圖3，包括
①接地保護繼電器的初始化；②接地保護啟動條件判斷為保證保護可靠啟動，當零序電流大于閾值、零序電壓 大于閾值中任何一個滿足條件，則保護啟動；③判斷“自適應零序導納法”元件狀態(tài)，如該元件動作，則接地保護動作；④接地保護整組復歸判斷。根據上面的描述可以知道，根據“自適應零序導納法”，可以準確、快速地實現(xiàn)小電 流接地系統(tǒng)的接地保護功能，可靠做到故障線路正確快速動作，非故障線路不誤動，并且不 受系統(tǒng)運行方式的影響。
權利要求
一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，包括采集數(shù)據、處理數(shù)據和分析數(shù)據等步驟，其特征在于，所述采集數(shù)據步驟包括①通過單相接地試驗或線路參數(shù)計算得出線路的對地零序導納Y0kd；②實時采集保護接入的零序電壓U0、零序電流I0；所述處理數(shù)據步驟包括①計算出線路零序導納Y0k；②計算出線路零序補償導納Y′0k；③計算出線路零序補償導納角度φk；④保存N周波的零序補償導納角度φk序列；所述分析數(shù)據步驟包括①判斷零序補償導納Y′0k的幅值，如果超過啟動閾值，判斷零序補償導納角度φk；②如果100°＜φk≤280°，則判定為故障線路，整組復歸判斷；③如果80°＜φk≤100°，則執(zhí)行下列步驟④；④考察存儲的N周波的零序補償導納角度φk序列，如果曾經出現(xiàn)過170°＜φk≤280°，則判定為故障線路；⑤整組復歸判斷。
2.根據權利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，其特征是，所述采集 步驟中線路的對地零序導納通過單相接地試驗或線路參數(shù)計算得出。
3.根據權利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，其特征是，所述處理 步驟中線路零序補償導納的算法為Y' Ok = Y。k-Y_。
4.根據權利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，其特征是，所述處理 步驟中的N周波為10周波。
5.根據權利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，其特征是，所述分析 數(shù)據步驟中故障線路的判別方法之一為100° < Φ1 ^ 280°。
6.根據權利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，其特征是，所述分析 數(shù)據步驟中故障線路的判別方法之一為80° <(^<100°，且之前十周波曾經出現(xiàn)過 170° < Φ,^ 280°。
全文摘要
一種小電流接地系統(tǒng)的接地保護方法，包括采集數(shù)據、處理數(shù)據和分析數(shù)據步驟，其中，所述采集數(shù)據步驟包括通過單相接地試驗或線路參數(shù)計算得出線路的對地零序導納Y0kd；實時采集保護接入的零序電壓U0、零序電流I0；所述處理數(shù)據步驟包括計算出線路零序導納Y0k；計算出線路零序補償導納Y′0k；計算出線路零序補償導納角度φk；保存N周波的零序補償導納角度φk序列；所述分析數(shù)據步驟包括判斷零序補償導納Y′0k的幅值，如果超過啟動閾值，判斷零序補償導納角度φk；如果100°＜φk≤280°，則判定為故障線路；如果80°＜φk≤100°，則執(zhí)行下列步驟④；考察存儲的N周波的零序補償導納角度φk序列，如果曾經出現(xiàn)過170°＜φk≤280°，則判定為故障線路；整組復歸判斷。
文檔編號H02J7/26GK101951010SQ20101026061
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月23日
發(fā)明者邵震宇, 魯雅斌 申請人:南京弘毅電氣自動化有限公司