CN101701998A - 小电流接地系统中一种新型故障选线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了小电流接地系统中一种新型的故障选线方法，通过检测系统母线上的零序电压及相电压来判别是否发生接地故障，如果发生接地故障，则根据发生单相接地故障时系统中是否有消弧线圈，从而引发零序基波及零序五次谐波电流的不同特点，来确定采用不同的故障选线方法判定接地的故障线路，再结合一些辅助的选线判据，进行综合的判别，从而准确选出故障线路，克服了小电流接地系统中，故障选线准确率低的问题。本发明具有方法步骤合理、故障选线准确率高、操作应用方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种小电流接地的电力系统中的故障选线方法，属于继电保护技术的应用领域。
背景技术
发电机或变压器星形连接的结点称为电力系统的中性点。小电流接地系统是指系统中的中性点不直接接地的运行方式。不直接接地的运行方式主要有两种。其中的一种方式是中性点不接地(中性点绝缘)；另外一种方式是指中性点经消弧线圈接地或经电阻接地(非有效接地)。小电流接地系统中最常见的故障是单相接地。发生单相接地故障时接地电流较小，不形成短路回路，且此时的供电电压仍能保证线电压的对称性，所以电力系统安全运行规程规定发生单相接地故障后可继续运行2小时。但整个系统非故障相对地电压最大可升高至正常时相电压的
倍，若不及时处理，极易发展成两相短路，使故障扩大，所以必须及时找到故障线路并予以切除。
小电流接地系统中发生单相接地故障时，凡是对地有电容的线路都将有零序电流流过。但由于零序电流较小，又有很大的分散性，所以选择接地线路具有一定困难；如果系统中接有消弧线圈则要正确选出接地线路困难更大。在传统的小电流接地选线方式中，虽然所采用的实现选线的方式很多，但大都只采用单一的故障选线方法，不能根据发生接地故障时的综合信息进行故障判别降低了故障线路选择的准确性，因此存在故障选线准确率低的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在故障选线准确率低的问题，本发明提供了小电流接地系统中一种新型故障选线方法，其所采取的技术方案为：
该方法包括以下步骤：
(1)故障选线逻辑的启动步骤：
①实时监测母线上的零序电压和相电压，判别零序电压的瞬时值是否大于零序电压的整定值，当零序电压的瞬时值超过零序电压的整定值时，进行步骤②的判别；
②判别相邻两周波的零序电压变化量的值是否大于零序电压变化量的整定值，当零序电压变化量的值大于零序电压变化量的整定值时，进行步骤③的判别；
③判别健全相的电压值是否大于固定门槛电压值，当健全相的电压值大于固定门槛电压值时，判别为接地故障并且启动故障选线逻辑；
(2)当小电流接地系统未接有消弧线圈时的故障选线步骤：
①实时监测母线所带出线上的零序基波电流的相位及幅值，将所有零序基波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的零序基波电流，按幅值从大到小的顺序分别记为：
②对选出的三个零序基波电流进行相位比较，选出其中一个电流方向与其它两个不同的零序基波电流，则该零序基波电流所在的线路为故障线路；
③当三个零序基波电流中
的幅值远大于
的幅值时，若
或
的相位滞后于母线上零序电压的相位，则判定
或所在的线路为故障线路，否则判定母线为故障线路；
(3)当小电流接地系统接有消弧线圈时的故障选线步骤：
①实时监测母线所带出线上的零序五次谐波电流的相位及幅值，将所有零序五次谐波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的零序五次谐波电流，按幅值从大到小的顺序分别记为：
②对选出的三个零序五次谐波电流进行相位比较，选出其中一个电流方向与其它两个不同的零序五次谐波电流，则该零序五次谐波电流所在的线路为故障线路；
③当三个零序五次谐波电流中
的幅值远大于
的幅值时，若
和
的电流方向相反，则判定
所在的线路为故障线路，否则判定母线为故障线路。
所述步骤(1)中零序电压的整定值设定为额定相电压幅值的20％，固定门槛电压值设定为额定相电压幅值的1.1倍。
本发明通过检测系统母线上的零序电压及相电压来判别是否发生接地故障，如果发生接地故障，则根据发生单相接地故障时系统中是否有消弧线圈，从而引发零序基波及零序五次谐波电流的不同特点，来确定采用不同的故障选线方法判定接地的故障线路，再结合一些辅助的选线判据，进行综合的判别，从而准确选出故障线路，克服了小电流接地系统中，故障选线准确率低的问题。
本发明具有方法步骤合理、故障选线准确率高、操作应用方便的特点。
附图说明
附图1是本发明的电压启动逻辑图；
附图2是本发明中基于零序基波电流和辅助判据的综合选线逻辑图；
附图3是本发明中基于零序五次谐波电流和辅助判据的综合选线逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
应用该故障选线方法首先需要采集各段母线上的零序电压和相电压，以及该段母线所带的所有出线上的零序电流，以上实时数值的采集是通过山东泰开自动化有限公司研制的FBZ-3200小电流接地选线装置完成的。从该装置的CT(电流互感器)/PT(电压互感器)所输入的模拟量信号通过滤波电路进入AD转换器，以每周24点的采样频率来实现所需各模拟量的采集。
该故障选线方法包括以下方法步骤：
(1)故障选线逻辑的启动：
如图1所示，在故障选线逻辑的启动中采用的是电压启动方式。因为在一般的变电所内均配备三相PT(电压互感器)或者专用的零序PT(电压互感器)，所以第一步是判别实时检测的零序电压的瞬时值U0是否超过零序电压启动的整定值U0zd，当实时的零序电压U0超过零序电压整定值U0zd时，则记录故障前后的数据，进行接地故障的检测，零序电压整定值U0zd一般设定为20％额定相电压幅值。为了进一步消除三相不对称度的影响，第二步采用相邻两周波的零序电压变化量ΔU0作为接地选线的启动判据，如果ΔU0的值大于零序电压变化量的整定值ΔU0zd，则进行第三步的判别。因为在发生单相接地故障时，母线上会产生零序电压U0，而且此时故障相电压显著下降并且健全相电压Ujq显著上升；当发生PT断线故障时，也会产生显著的零序电压U0，但是此时健全相的电压Ujq不会有明显的上升，据此第三步将健全相的电压Ujq与固定门槛电压Uzd进行比较，门槛电压值一般设定为1.1倍的相电压的额定值，这样根据健全相的电压Ujq是否大于固定门槛电压Uzd就可判别是发生接地故障还是发生PT断线故障。如果以上三条判别条件均满足则判别为接地故障并且启动故障选线逻辑。
(2)当小电流接地系统未接有消弧线圈时的故障选线步骤：
如图2所示，当五次谐波判别功能未投入时，则采用基于零序基波电流和辅助判据构成的综合判据进行故障线路的选择，具体步骤为：
①实时监测各段母线所带出线上的零序基波电流的相位及幅值，将每段母线上所有零序基波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的作为候选。三个幅值最大的零序基波电流按幅值的从大到小的顺序分别记为：
②在选出三个最大的零序基波电流的基础上，进行相位比较，选出一个零序基波电流方向与其他两个不同的，该零序基波电流所在的线路就是故障线路；
③如果在上面选出的三个零序基波电流中
的值远大于
的值，则认为太小可以忽略。此时则利用零序电压与或者
的相位关系所构成的辅助判据进行故障线路判别。该辅助判据为：若
或者
滞后于
则
或者
所对应的线路接地，否则为母线故障。
(3)当小电流接地系统接有消弧线圈时的故障选线步骤：
如图3所示，当五次谐波判别功能投入时，则采用基于零序五次谐波电流和辅助判据所构成的综合判据进行故障线路的选择，具体步骤为：
①实时监测各段母线所带出线上的零序五次谐波电流的相位及幅值，将每段母线所有零序五次谐波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的作为候选。三个幅值最大的谐波电流按幅值的从大到小的顺序分别记为：
②在选出三个最大的零序谐波电流的基础上，进行相位比较，选出一个谐波电流方向与其他两个不同的零序五次谐波电流来，该零序五次谐波电流所在的线路就是故障线路；
③如果在上面选出的三个零序五次谐波电流中
远大于则认为
太小可以忽略。此时根据前两个较大的零序五次谐波电流
和
的相对相位进行判断，如果
和
的方向相反，则认为幅值较大的
对应的线路为故障线路。如果
和
的方向相同，则认为是母线故障。
Claims (2)
1.小电流接地系统中一种新型故障选线方法，其特征在于包括以下方法步骤：
(1)故障选线逻辑的启动步骤：
①实时监测母线上的零序电压和相电压，判别零序电压的瞬时值是否大于零序电压的整定值，当零序电压的瞬时值超过零序电压的整定值时，进行步骤②的判别；
②判别相邻两周波的零序电压变化量的值是否大于零序电压变化量的整定值，当零序电压变化量的值大于零序电压变化量的整定值时，进行步骤③的判别；
③判别健全相的电压值是否大于固定门槛电压值，当健全相的电压值大于固定门槛电压值时，判别为接地故障并且启动故障选线逻辑；
(2)当小电流接地系统未接有消弧线圈时的故障选线步骤：
①实时监测母线所带出线上的零序基波电流的相位及幅值，将所有零序基波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的零序基波电流，按幅值从大到小的顺序分别记为：i10-1、i1o-2、i10-3；
②对选出的三个零序基波电流进行相位比较，选出其中一个电流方向与其它两个不同的零序基波电流，则该零序基波电流所在的线路为故障线路；
③当三个零序基波电流中i10-2的幅值远大于i10-3的幅值时，若i10-1或i10-2的相位滞后于母线上零序电压的相位，则判定i10-1或i10-2所在的线路为故障线路，否则判定母线为故障线路；
(3)当小电流接地系统接有消弧线圈时的故障选线步骤：
①实时监测母线所带出线上的零序五次谐波电流的相位及幅值，将所有零序五次谐波电流进行幅值比较，选出三个幅值最大的零序五次谐波电流，按幅值从大到小的顺序分别记为：i50-1、i50-2、i50-3；
②对选出的三个零序五次谐波电流进行相位比较，选出其中一个电流方向与其它两个不同的零序五次谐波电流，则该零序五次谐波电流所在的线路为故障线路；
③当三个零序五次谐波电流中i50-2的幅值远大于i50-3的幅值时，若i50-1和i50-2的电流方向相反，则判定i50-1所在的线路为故障线路，否则判定母线为故障线路。
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统中一种新型故障选线方法，其特征在于：所述步骤(1)中零序电压的整定值设定为额定相电压幅值的20％，固定门槛电压值设定为额定相电压幅值的1.1倍。
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