專利名稱：小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)故障區(qū)段定位隔離技術(shù)及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)，具體地說(shuō)就是一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法。
2000年09月06日公開(kāi)、申請(qǐng)?zhí)枮?114452.9的發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N“小電流接地系統(tǒng)接地保護(hù)方法”，其步驟為①監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的零序電壓、各饋線的零序電流，選擇監(jiān)測(cè)各相電壓和各饋線零序電流；②零序電壓大于整定值則判定系統(tǒng)故障；③計(jì)算故障發(fā)生前后各饋線負(fù)序電流變化量；④某饋線負(fù)序電流變化量大于精確工作電流時(shí)，分別可根據(jù)負(fù)序電流大小、方向或能量函數(shù)判定該線路故障。上述專利申請(qǐng)及現(xiàn)有的單相接地保護(hù)僅實(shí)現(xiàn)接地故障選線的功能，一般需采集并比較各出線的電量信息，才能確定單相接地故障線路，不能適應(yīng)饋線自動(dòng)化故障區(qū)段自動(dòng)識(shí)別隔離的發(fā)展要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的快速識(shí)別和隔離。
一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法，包括如下步驟(1)在線監(jiān)測(cè)一條饋線上出線開(kāi)關(guān)和各分段開(kāi)關(guān)處的零序電壓和零序電流；(2)零序電壓大于整定值時(shí)，判定系統(tǒng)故障，以零序電壓突變時(shí)刻為故障發(fā)生時(shí)刻；(3)計(jì)算故障后流過(guò)各開(kāi)關(guān)零序電流變化量，并計(jì)算流入各區(qū)段零序電流；(4)記饋線上流入各區(qū)段零序電流幅值的最大值為IOMAX，IOMAX與饋線上流入其他區(qū)段零序電流幅值的平均值的比值為KM，此饋線的最長(zhǎng)區(qū)段長(zhǎng)度與其他區(qū)段長(zhǎng)度平均值的比值為DM；若KM＞KKDM，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段，上式中KK為可靠系數(shù)?？紤]到目前10kV系統(tǒng)一般滿足單相金屬接地故障電流大于2A，區(qū)段最大長(zhǎng)度小于5kM，一般KK可取3。
上述步驟(4)可以替換為記饋線上流入各區(qū)段零序電流幅值的最大值為IOMAX，IOMAX對(duì)應(yīng)的流入?yún)^(qū)段零序電流與零序電壓夾角為φ；在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，若sinφ＞0，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段；在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，若cosφ＜0，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段。
本發(fā)明只需測(cè)量一條饋線上各分段開(kāi)關(guān)處的零序電流和零序電壓，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)此饋線單相接地故障判斷和區(qū)段定位。流入故障區(qū)段的零序電流約為接地故障電流，兩者方向相同；流入非故障區(qū)段的零序電流很小，超前零序電壓90度。采用本發(fā)明方法進(jìn)行接地保護(hù)，保護(hù)精度只與接地故障殘流(接地穩(wěn)態(tài)電流)有關(guān)，因此本發(fā)明方法適用于各種小電流接地系統(tǒng)。同時(shí)，本方法采用各開(kāi)關(guān)互相通信的原理，符合了配電自動(dòng)化向分布式控制發(fā)展的要求。
以兩條出線的小配電網(wǎng)系統(tǒng)為例，兩出線均分為三個(gè)區(qū)段。記錄區(qū)段的各分段開(kāi)關(guān)流入該區(qū)段的零序電流為流入?yún)^(qū)段零序電流。設(shè)系統(tǒng)的e區(qū)段某處c相發(fā)生單相接地，零序等效網(wǎng)絡(luò)如

圖1。圖中節(jié)點(diǎn)1、4為出線斷路器，節(jié)點(diǎn)2、3、5、6為線路分段開(kāi)關(guān)；ZN為中性點(diǎn)接地元件等效阻抗(對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)ZN＝∞)，R為接地點(diǎn)過(guò)渡電阻 為系統(tǒng)零序電壓， (j＝1，2，3，4，5，6)為流過(guò)各開(kāi)關(guān)的零序電流， (i＝a，b，c，d，e，f)為流過(guò)各區(qū)段單相對(duì)地電容的電流， 為流入故障點(diǎn)的零序電流。流入各區(qū)段零序電流 (i＝a，b，c，d，e，f)為I·0a=I·01-I·02-I·03=I·0ca]]>I·0b=I·02=I·0cb]]>I·0c=I·03=I·0cc]]>I·0d=I·04-I·05=I·0cd]]>I·0e=I·05-I·06=I·0ce-I·F0]]>I·0f=I·06=I·0cf]]>流入故障區(qū)段零序電流約為接地故障電流，兩者方向相同；流入非故障區(qū)段零序電流很小，超前零序電壓90度。采用上述方法進(jìn)行接地保護(hù)，保護(hù)精度只與接地故障殘流有關(guān)，因此上述方法適用于各種小電流接地系統(tǒng)。
下面對(duì)采用不同接地方式的3個(gè)10kV系統(tǒng)進(jìn)行分析，各系統(tǒng)描述如下各系統(tǒng)中性點(diǎn)接地元件等效阻抗記為ZN；系統(tǒng)所有出線均折算為架空線，其中一條架空出線M分為三個(gè)區(qū)段La＝2km，Lb＝3km，Lc＝1km，則根據(jù)饋線M的各區(qū)段長(zhǎng)度，得DM＝2。(1)系統(tǒng)1為中性點(diǎn)不接地方式(ZN＝∞)，架空出線總長(zhǎng)為18km。(2)系統(tǒng)2為中性點(diǎn)高阻接地方式，ZN＝RN＝2000Ω，架空出線總長(zhǎng)為81km。(3)系統(tǒng)3為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，ZN＝6000+j345.4Ω，架空出線總長(zhǎng)為506km。
對(duì)系統(tǒng)1中饋線M的區(qū)段b發(fā)生單相接地故障，接地點(diǎn)過(guò)渡電阻R＝5Ω的情況仿真，流入各區(qū)段零序電流如圖2。圖中流入故障區(qū)段b零序電流i0b與流入健全區(qū)段零序電流i0a、i0c幅值差異明顯，相位相反。
對(duì)系統(tǒng)1、2、3中單相接地故障發(fā)生在線路M的b區(qū)段，R＝5Ω的情況，R＝2000Ω的情況；單相接地故障發(fā)生在其他線路的情況進(jìn)行仿真，所有仿真結(jié)果匯總?cè)绫?。表中I0a為流入?yún)^(qū)段a的零序電流，I0b為流入?yún)^(qū)段b的零序電流，I0c為流入?yún)^(qū)段c的零序電流，φb為流入?yún)^(qū)段b零序電流與零序電壓的夾角。由表1的結(jié)果可知，在接地點(diǎn)過(guò)渡電阻R＝5Ω和R＝2000Ω的情況下，KM和IOMAX對(duì)應(yīng)的φb僅有微小變化，運(yùn)用流入?yún)^(qū)段零序電流的幅值、相位特征可以準(zhǔn)確判斷單相接地故障區(qū)段，上述方法具有很強(qiáng)的抗接地過(guò)渡電阻能力。
該方法能實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段的準(zhǔn)確定位，克服了傳統(tǒng)的小電流接地系統(tǒng)接地保護(hù)需采集并比較各出線的電量信息，且僅能實(shí)現(xiàn)接地故障選線的不足。
表1單相接地仿真結(jié)果匯總

權(quán)利要求
1.一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法，包括如下步驟(1)在線監(jiān)測(cè)一條饋線上出線開(kāi)關(guān)和各分段開(kāi)關(guān)處的零序電壓和零序電流；(2)零序電壓大于整定值時(shí)，判定系統(tǒng)故障，以零序電壓突變時(shí)刻為故障發(fā)生時(shí)刻；(3)計(jì)算故障后流過(guò)各開(kāi)關(guān)零序電流變化量，并計(jì)算流入各區(qū)段零序電流；(4)記饋線上流入各區(qū)段零序電流幅值的最大值為IOMAX，IOMAX與饋線上流入其他區(qū)段零序電流幅值的平均值的比值為KM，此饋線的最長(zhǎng)區(qū)段長(zhǎng)度與其他區(qū)段長(zhǎng)度平均值的比值為DM；若KM＞KKDM，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段，上式中KK為可靠系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法，其特征在于步驟(4)可以替換為記饋線上流入各區(qū)段零序電流幅值的最大值為IOMAX，IOMAX對(duì)應(yīng)的流入?yún)^(qū)段零序電流與零序電壓夾角為φ；在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，若sinφ＞0，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段；在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，若cosφ＜0，判定單相接地故障點(diǎn)在此饋線上，滿足該條件的區(qū)段為故障區(qū)段。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種小電流接地系統(tǒng)饋線接地故障區(qū)段定位方法，其步驟為1)監(jiān)測(cè)饋線上各配電開(kāi)關(guān)處的零序電壓和零序電流；2)零序電壓大于整定值則判定系統(tǒng)故障；3)計(jì)算故障前后流過(guò)各開(kāi)關(guān)的零序電流變化量，求出由區(qū)段的各分段開(kāi)關(guān)流入該區(qū)段的零序電流；4)根據(jù)饋線上流入各區(qū)段零序電流的幅值、相位特征可判定該饋線故障狀態(tài)并定位故障區(qū)段。本發(fā)明只需測(cè)量一條饋線上各分段開(kāi)關(guān)處的零序電流和零序電壓，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)此饋線單相接地故障判斷和區(qū)段定位。本發(fā)明方法適用于各種小電流接地系統(tǒng)，它采用各開(kāi)關(guān)互相通信的原理，符合了配電自動(dòng)化向分布式控制發(fā)展的要求。
文檔編號(hào)G01R31/08GK1397807SQ0213894
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者夏雨, 姚月娥, 李泰軍, 劉全志, 王章啟 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)