專利名稱：小電流接地系統(tǒng)中一種新型故障選線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小電流接地的電力系統(tǒng)中的故障選線方法，屬于繼電保護(hù)技術(shù)的
應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)或變壓器星形連接的結(jié)點(diǎn)稱為電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)。小電流接地系統(tǒng)是指系 統(tǒng)中的中性點(diǎn)不直接接地的運(yùn)行方式。不直接接地的運(yùn)行方式主要有兩種。其中的一種方 式是中性點(diǎn)不接地(中性點(diǎn)絕緣)；另外一種方式是指中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接 地(非有效接地)。小電流接地系統(tǒng)中最常見的故障是單相接地。發(fā)生單相接地故障時(shí)接 地電流較小，不形成短路回路，且此時(shí)的供電電壓仍能保證線電壓的對稱性，所以電力系統(tǒng) 安全運(yùn)行規(guī)程規(guī)定發(fā)生單相接地故障后可繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。但整個(gè)系統(tǒng)非故障相對地電壓 最大可升高至正常時(shí)相電壓的V^倍，若不及時(shí)處理，極易發(fā)展成兩相短路，使故障擴(kuò)大，所 以必須及時(shí)找到故障線路并予以切除。 小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，凡是對地有電容的線路都將有零序電流 流過。但由于零序電流較小，又有很大的分散性，所以選擇接地線路具有一定困難；如果系 統(tǒng)中接有消弧線圈則要正確選出接地線路困難更大。在傳統(tǒng)的小電流接地選線方式中，雖 然所采用的實(shí)現(xiàn)選線的方式很多，但大都只采用單一的故障選線方法，不能根據(jù)發(fā)生接地 故障時(shí)的綜合信息進(jìn)行故障判別降低了故障線路選擇的準(zhǔn)確性，因此存在故障選線準(zhǔn)確率 低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在故障選線準(zhǔn)確率低的問題，本發(fā)明提供了小電流接地系統(tǒng)
中一種新型故障選線方法，其所采取的技術(shù)方案為 該方法包括以下步驟 (1)故障選線邏輯的啟動(dòng)步驟 ①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線上的零序電壓和相電壓，判別零序電壓的瞬時(shí)值是否大于零序電
壓的整定值，當(dāng)零序電壓的瞬時(shí)值超過零序電壓的整定值時(shí)，進(jìn)行步驟②的判別； ②判別相鄰兩周波的零序電壓變化量的值是否大于零序電壓變化量的整定值，當(dāng)
零序電壓變化量的值大于零序電壓變化量的整定值時(shí)，進(jìn)行步驟③的判別； ③判別健全相的電壓值是否大于固定門檻電壓值，當(dāng)健全相的電壓值大于固定門
檻電壓值時(shí)，判別為接地故障并且啟動(dòng)故障選線邏輯； (2)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)未接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟 ①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將所有零序基波電 流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的零序基波電流，按幅值從大到小的順序分別記為
IlO-l 、Il0-2 、Il0-3 ; ②對選出的三個(gè)零序基波電流進(jìn)行相位比較，選出其中一個(gè)電流方向與其它兩個(gè)不同的零序基波電流，則該零序基波電流所在的線路為故障線路； ③當(dāng)三個(gè)零序基波電流中U勺幅值遠(yuǎn)大于U勺幅值時(shí)，若i^或U勺相位滯后 于母線上零序電壓的相位，則判定inM或iu)々所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障 線路； (3)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟 ①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將所有零序五次 諧波電流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的零序五次諧波電流，按幅值從大到小的順序
分別記為i5。.、i5。.2 、 i5。.3; ②對選出的三個(gè)零序五次諧波電流進(jìn)行相位比較，選出其中一個(gè)電流方向與其它 兩個(gè)不同的零序五次諧波電流，則該零序五次諧波電流所在的線路為故障線路； ③當(dāng)三個(gè)零序五次諧波電流中i^的幅值遠(yuǎn)大于i^的幅值時(shí)，若i^和i^的電流
方向相反，則判定"CM所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路。 所述步驟(1)中零序電壓的整定值設(shè)定為額定相電壓幅值的20%，固定門檻電壓
值設(shè)定為額定相電壓幅值的1. 1倍。 本發(fā)明通過檢測系統(tǒng)母線上的零序電壓及相電壓來判別是否發(fā)生接地故障，如果 發(fā)生接地故障，則根據(jù)發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)中是否有消弧線圈，從而引發(fā)零序基波及 零序五次諧波電流的不同特點(diǎn)，來確定采用不同的故障選線方法判定接地的故障線路，再 結(jié)合一些輔助的選線判據(jù)，進(jìn)行綜合的判別，從而準(zhǔn)確選出故障線路，克服了小電流接地系 統(tǒng)中，故障選線準(zhǔn)確率低的問題。 本發(fā)明具有方法步驟合理、故障選線準(zhǔn)確率高、操作應(yīng)用方便的特點(diǎn)。


附圖1是本發(fā)明的電壓啟動(dòng)邏輯圖； 附圖2是本發(fā)明中基于零序基波電流和輔助判據(jù)的綜合選線邏輯圖；
附圖3是本發(fā)明中基于零序五次諧波電流和輔助判據(jù)的綜合選線邏輯圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述 應(yīng)用該故障選線方法首先需要采集各段母線上的零序電壓和相電壓，以及該段母 線所帶的所有出線上的零序電流，以上實(shí)時(shí)數(shù)值的采集是通過山東泰開自動(dòng)化有限公司研 制的FBZ-3200小電流接地選線裝置完成的。從該裝置的CT(電流互感器)/PT(電壓互感 器)所輸入的模擬量信號通過濾波電路進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器，以每周24點(diǎn)的采樣頻率來實(shí)現(xiàn)所 需各模擬量的采集。 該故障選線方法包括以下方法步驟
(1)故障選線邏輯的啟動(dòng) 如圖l所示，在故障選線邏輯的啟動(dòng)中采用的是電壓啟動(dòng)方式。因?yàn)樵谝话愕淖?電所內(nèi)均配備三相PT (電壓互感器)或者專用的零序PT (電壓互感器)，所以第一步是判別 實(shí)時(shí)檢測的零序電壓的瞬時(shí)值U0是否超過零序電壓啟動(dòng)的整定值U0zd，當(dāng)實(shí)時(shí)的零序電壓U0超過零序電壓整定值UOzd時(shí)，則記錄故障前后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行接地故障的檢測，零序電 壓整定值U0zd—般設(shè)定為20X額定相電壓幅值。為了進(jìn)一步消除三相不對稱度的影響，第 二步采用相鄰兩周波的零序電壓變化量AUO作為接地選線的啟動(dòng)判據(jù)，如果AUO的值大 于零序電壓變化量的整定值A(chǔ)UOzd，則進(jìn)行第三步的判別。因?yàn)樵诎l(fā)生單相接地故障時(shí)，母 線上會(huì)產(chǎn)生零序電壓UO，而且此時(shí)故障相電壓顯著下降并且健全相電壓Ujq顯著上升；當(dāng) 發(fā)生PT斷線故障時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生顯著的零序電壓UO，但是此時(shí)健全相的電壓Ujq不會(huì)有明顯 的上升，據(jù)此第三步將健全相的電壓Ujq與固定門檻電壓Uzd進(jìn)行比較，門檻電壓值一般設(shè) 定為1. 1倍的相電壓的額定值，這樣根據(jù)健全相的電壓Ujq是否大于固定門檻電壓Uzd就 可判別是發(fā)生接地故障還是發(fā)生PT斷線故障。如果以上三條判別條件均滿足則判別為接 地故障并且啟動(dòng)故障選線邏輯。
(2)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)未接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟 如圖2所示，當(dāng)五次諧波判別功能未投入時(shí)，則采用基于零序基波電流和輔助判 據(jù)構(gòu)成的綜合判據(jù)進(jìn)行故障線路的選擇，具體步驟為 ①實(shí)時(shí)監(jiān)測各段母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將每段母線上所 有零序基波電流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的作為候選。三個(gè)幅值最大的零序基波
電流按幅值的從大到小的順序分別記為iltu、 i1Q.2、 i1Q.3; ②在選出三個(gè)最大的零序基波電流的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相位比較，選出一個(gè)零序基波 電流方向與其他兩個(gè)不同的，該零序基波電流所在的線路就是故障線路； ③如果在上面選出的三個(gè)零序基波電流中U勺值遠(yuǎn)大于i自的值，則認(rèn)為i^太 小可以忽略。此時(shí)則利用零序電壓G。與iuM或者iH^的相位關(guān)系所構(gòu)成的輔助判據(jù)進(jìn)行故障 線路判別。該輔助判據(jù)為若i飼或者i飼滯后于^ ，則iKM或者i,?！?所對應(yīng)的線路接地，否則
為母線故障。
(3)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟 如圖3所示，當(dāng)五次諧波判別功能投入時(shí)，則采用基于零序五次諧波電流和輔助 判據(jù)所構(gòu)成的綜合判據(jù)進(jìn)行故障線路的選擇，具體步驟為 ①實(shí)時(shí)監(jiān)測各段母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將每段母線 所有零序五次諧波電流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的作為候選。三個(gè)幅值最大的諧
波電流按幅值的從大到小的順序分別記為i5(H、 i5。.2、 i5。.3; ②在選出三個(gè)最大的零序諧波電流的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相位比較，選出一個(gè)諧波電流 方向與其他兩個(gè)不同的零序五次諧波電流來，該零序五次諧波電流所在的線路就是故障線 路； 如果在上面選出的三個(gè)零序五次諧波電流中15().2遠(yuǎn)大于15。.3，則認(rèn)為、.3太小可
以忽略。此時(shí)根據(jù)前兩個(gè)較大的零序五次諧波電流i5(H和i^2的相對相位進(jìn)行判斷，如果/。i
和4的方向相反，則認(rèn)為幅值較大的i^對應(yīng)的線路為故障線路。如果i^和U勺方向相
同，則認(rèn)為是母線故障。
權(quán)利要求
小電流接地系統(tǒng)中一種新型故障選線方法，其特征在于包括以下方法步驟(1)故障選線邏輯的啟動(dòng)步驟①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線上的零序電壓和相電壓，判別零序電壓的瞬時(shí)值是否大于零序電壓的整定值，當(dāng)零序電壓的瞬時(shí)值超過零序電壓的整定值時(shí)，進(jìn)行步驟②的判別；②判別相鄰兩周波的零序電壓變化量的值是否大于零序電壓變化量的整定值，當(dāng)零序電壓變化量的值大于零序電壓變化量的整定值時(shí)，進(jìn)行步驟③的判別；③判別健全相的電壓值是否大于固定門檻電壓值，當(dāng)健全相的電壓值大于固定門檻電壓值時(shí)，判別為接地故障并且啟動(dòng)故障選線邏輯；(2)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)未接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將所有零序基波電流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的零序基波電流，按幅值從大到小的順序分別記為i10-1、i1o-2、i10-3；②對選出的三個(gè)零序基波電流進(jìn)行相位比較，選出其中一個(gè)電流方向與其它兩個(gè)不同的零序基波電流，則該零序基波電流所在的線路為故障線路；③當(dāng)三個(gè)零序基波電流中i10-2的幅值遠(yuǎn)大于i10-3的幅值時(shí)，若i10-1或i10-2的相位滯后于母線上零序電壓的相位，則判定i10-1或i10-2所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路；(3)當(dāng)小電流接地系統(tǒng)接有消弧線圈時(shí)的故障選線步驟①實(shí)時(shí)監(jiān)測母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將所有零序五次諧波電流進(jìn)行幅值比較，選出三個(gè)幅值最大的零序五次諧波電流，按幅值從大到小的順序分別記為i50-1、i50-2、i50-3；②對選出的三個(gè)零序五次諧波電流進(jìn)行相位比較，選出其中一個(gè)電流方向與其它兩個(gè)不同的零序五次諧波電流，則該零序五次諧波電流所在的線路為故障線路；③當(dāng)三個(gè)零序五次諧波電流中i50-2的幅值遠(yuǎn)大于i50-3的幅值時(shí)，若i50-1和i50-2的電流方向相反，則判定i50-1所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小電流接地系統(tǒng)中一種新型故障選線方法，其特征在于所 述步驟(1)中零序電壓的整定值設(shè)定為額定相電壓幅值的20%，固定門檻電壓值設(shè)定為額 定相電壓幅值的1. 1倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了小電流接地系統(tǒng)中一種新型的故障選線方法，通過檢測系統(tǒng)母線上的零序電壓及相電壓來判別是否發(fā)生接地故障，如果發(fā)生接地故障，則根據(jù)發(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)中是否有消弧線圈，從而引發(fā)零序基波及零序五次諧波電流的不同特點(diǎn)，來確定采用不同的故障選線方法判定接地的故障線路，再結(jié)合一些輔助的選線判據(jù)，進(jìn)行綜合的判別，從而準(zhǔn)確選出故障線路，克服了小電流接地系統(tǒng)中，故障選線準(zhǔn)確率低的問題。本發(fā)明具有方法步驟合理、故障選線準(zhǔn)確率高、操作應(yīng)用方便的特點(diǎn)。
文檔編號G01R31/08GK101701998SQ20091023043
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者吳士洪, 姚繼濱, 宋春暉, 郭兆靜 申請人:山東泰開自動(dòng)化有限公司