CN107561408B - 一种提高小电流接地故障选线准确率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高小电流接地故障选线准确率的方法。它解决了目前利用故障稳态量的稳态选线方法电气故障量小导致选线准确率低的问题，具有在小电流接地系统发生单相接地故障后，使故障电流稳态分量在母线分段断路器闭合时明显增大，从而提高基于故障稳态量的选线和定位保护的灵敏度，达到可靠选线和定位目的，其结构为：它包括被保护配电系统的母线，所述母线为单母线分段制，母线分段开关采用断路器，断路器与测控装置连接，测控装置与电压互感器连接，电压互感器则与母线连接；测控装置检测小电流接地系统是否发生单相接地故障，并通过断路器控制两段母线的连接对接地电流进行助增。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统中接地故障检测技术，尤其涉及一种提高小电流接地故障选线准确率的方法。
背景技术
电力系统中，中性点常用的接地方式主要有：中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式和中性点直接接地方式，前两种接地方式为小电流接地方式。
我国6-35kV的配电网主要采用小电流接地方式，在小电流接地系统故障中，单相接地故障发生的几率最高，据统计配网中80%以上的故障均为单相接地故障。当单相接地故障发生时，供电系统仍能保证线电压对称，因其没有形成故障回路，电流很小，不影响对负荷的连续供电，按照规程规定可以继续带故障运行1-2h。但随着电网越来越复杂，线路越来越多，如果不能及时排除故障而持续较长时间带故障运行，则容易使故障恶化扩大，造成更严重的短路故障，从而引起系统跳闸，且在某种情况下还可能会引起整个电网的过电压，对设备不利，影响电力系统的正常运行。因此，当单相接地故障发生时，虽然短时间内不影响对用户的供电，但也必须尽快找到故障线路，以防止故障给电网带来的不利影响。
目前，小电流接地系统单相接地故障选线技术主要分为以下四类：一是基于故障稳态量的稳态选线方法；二是基于故障暂态量的暂态选线方法；三是基于外加诊断信号的选线方法；四是基于现代信息融合技术的选线方法。对于前两种选线方法的技术缺陷为：基于故障稳态量的稳态选线方法，存在稳态电气故障量偏小，容易造成选线失败现象；基于故障暂态量的暂态选线方法，存在暂态电气故障量存在时间短不易采集等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前基于故障稳态量的稳态选线方法电气故障量小导致选线准确率低的问题，提供了一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，该方法在小电流接地系统单相接地故障发生时，若故障前母线分段断路器（本文所述断路器均指母线分段断路器）为断开状态，故障后由测控装置将其闭合；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置先将其断开，再将其闭合。其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，它包括被保护配电系统的母线，所述母线为单母线分段制，母线分段开关采用断路器，上述断路器与测控装置连接，测控装置与电压互感器连接，电压互感器则与母线连接；测控装置监测小电流接地系统是否发生单相接地故障，当单相接地故障发生时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置控制其闭合；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置控制其先断开，再控制其闭合；其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。
所述测控装置由三相电压、零序电压采集模块、断路器状态检测模块、断路器开关驱动模块、人机对话模块和CPU组成，监测小电流接地系统的三相电压和零序电压来判断系统是否发生单相接地故障，从而控制上述断路器动作；其中，三相电压、零序电压采集模块由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成；断路器状态检测模块由断路器辅助触点和检测电路构成；断路器开关驱动模块由继电器驱动电路和控制继电器构成；人机对话模块由按键和液晶显示模块构成；CPU由STC12C5A60S2单片机构成，主要实现根据三相电压和零序电压判断是否发生单相接接地故障、存储断路器状态检测模块采集的故障前上述断路器的状态、单相接地故障发生时对断路器开关驱动模块发出上述断路器分、合的指令、选择故障线路、人机对话功能。
一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，它的方法为，
(1)小电流接地系统正常运行时，上述断路器根据运行方式的需要处于断开或闭合状态，测控装置实时监测系统三相电压、零序电压和上述断路器状态，并判断系统是否发生单相接地故障；
(2)没有单相接地故障发生时，重复步骤(1)；当单相接地故障发生时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置控制其闭合，然后进行故障线路的选择，选线结束后，控制上述断路器断开；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置先控制其断开，再控制其闭合，然后进行故障线路的选择；
(3)继续监测母线电压和系统零序电压，并判断单相接地故障是否解除；
(4)若故障未解除，继续进行步骤(3)的操作；
(5)若故障已解除，返回到步骤(1)重新进行上述操作。
本发明的工作过程为：对于运行的小电流接地系统，由测控装置实时监测系统的三相电压、零序电压和上述断路器的状态，并实时判断系统是否发生单相接地故障。系统正常运行时，上述断路器根据运行方式的需要断开或闭合工作。当发生单相接地故障时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置将其闭合；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置先将其断开，再将其闭合。其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。选线结束后，将上述断路器恢复到原工作要求的状态，不会对系统的运行造成不利影响。
本发明的有益效果是：(1)本发明在小电流接地系统发生单相接地故障后，通过上述断路器把另一段母线所连接的线路投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，使基于故障稳态量的稳态选线和定位保护更加准确。(2)提高了基于故障稳态量的稳态选线和定位保护的抗过渡电阻能力，由于本发明增加了故障零序电流，加强了故障点的故障程度，相应的提高了抗过渡电阻能力。
总之，该发明能有效的提高基于故障稳态量的稳态选线和定位保护的准确率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为测控装置功能框图。
图3为本发明方法流程图。
其中，1、母线，2、母线分段断路器，3、测控装置，4、三相电压、零序电压采集模块，5、断路器状态检测模块，6、断路器开关驱动模块，7、人机对话模块，8、CPU，9、电压互感器。
具体实施方式
图1中，在受保护的小电流接地系统母线1的每一相上连接母线分段断路器2。测控装置3用于监测小电流接地系统是否发生单相接地故障，从而控制上述断路器2动作，如图2所示。测控装置3由三相电压、零序电压采集模块4、断路器状态检测模块5、断路器开关驱动模块6、人机对话模块7和CPU 8构成，用于实时监测小电流接地系统的三相电压、零序电压和上述断路器2的状态并判断系统是否发生单相接地故障，从而控制上述断路器2动作；其中，三相电压、零序电压采集模块4由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成；断路器状态检测模块5由断路器辅助触点和检测电路构成；断路器开关驱动模块6由继电器驱动电路和控制继电器构成；人机对话模块7由按键和液晶显示模块构成；CPU 8由STC12C5A60S2单片机构成，主要实现根据三相电压和零序电压判断是否发生单相接接地故障、存储断路器状态检测模块5采集的故障前上述断路器2的状态、单相接地故障发生时对断路器开关驱动模块6发出上述断路器2分、合的指令、选择故障线路、人机对话功能。测控装置3还与电压互感器9连接，电压互感器9的一端与母线1连接。
本发明的方法如图3所示：
(1)小电流接地系统正常运行时，上述断路器根据运行方式的需要处于断开或闭合状态，测控装置实时监测系统三相电压、零序电压和上述断路器状态，并判断系统是否发生单相接地故障；
(2)没有单相接地故障发生时，重复步骤(1)；当单相接地故障发生时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置控制其闭合，然后进行故障线路的选择，选线结束后，控制上述断路器断开；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置先控制其断开，再控制其闭合，然后进行故障线路的选择；
(3)继续监测母线电压和系统零序电压，并判断单相接地故障是否解除；
(4)若故障未解除，继续进行步骤(3)的操作；
(5)若故障已解除，返回到步骤(1)重新进行上述操作。
图1中，假设线路Ⅱ的C相发生单相接地故障，若故障前上述断路器2为断开状态，故障后由测控装置3将其闭合；若故障前上述断路器2为闭合状态，故障后由测控装置3先将其断开，再将其闭合；其目的是把另一条母线所连接的线路Ⅲ和线路Ⅳ在故障发生时投入故障系统，故障线路零序电流为线路I、线路Ⅲ和线路Ⅳ产生的零序电流之和。可见，该方法在小电流接地系统发生单相接地故障后，把另一段母线所连接的线路在上述断路器2闭合时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，能够提高利用故障稳态量的稳态选线和定位保护的判断准确率。
Claims (3)
1.一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，它包括被保护配电系统的母线，所述母线为单母线分段制，母线分段开关采用断路器，上述断路器与测控装置连接，测控装置与电压互感器连接，电压互感器则与母线连接；测控装置监测小电流接地系统是否发生单相接地故障，当单相接地故障发生时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置控制其闭合；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置控制其先断开，再控制其闭合；其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。
2.根据权利要求1所述的一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，其特征是：所述测控装置由三相电压、零序电压采集模块、断路器状态检测模块、断路器开关驱动模块、人机对话模块和CPU组成，监测小电流接地系统的三相电压和零序电压来判断系统是否发生单相接地故障，从而控制上述断路器动作；其中，三相电压、零序电压采集模块由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成；断路器状态检测模块由断路器辅助触点和检测电路构成；断路器开关驱动模块由继电器驱动电路和控制继电器构成；人机对话模块由按键和液晶显示模块构成；CPU由STC12C5A60S2单片机构成，主要实现根据三相电压和零序电压判断是否发生单相接接地故障、存储断路器状态检测模块采集的故障前上述断路器的状态、单相接地故障发生时对断路器开关驱动模块发出上述断路器分、合的指令、选择故障线路、人机对话功能。
3.根据权利要求1所述的一种提高小电流接地故障选线准确率的方法，其特征是：它的方法为，
(1)小电流接地系统正常运行时，上述断路器根据运行方式的需要处于断开或闭合状态，测控装置实时监测系统三相电压、零序电压和上述断路器状态，并判断系统是否发生单相接地故障；
(2)没有单相接地故障发生时，重复步骤(1)；当单相接地故障发生时，若故障前上述断路器为断开状态，故障后由测控装置控制其闭合，然后进行故障线路的选择，选线结束后，控制上述断路器断开；若故障前上述断路器为闭合状态，故障后由测控装置先控制其断开，再控制其闭合，然后进行故障线路的选择；
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