專利名稱：一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)統(tǒng)計資料表明，在電力系統(tǒng)中，線路接地故障占總故障的70%以上。因而，在我國電力系統(tǒng)中的6KV-35KV中壓系統(tǒng)為了減少短路故障，減少停電，大部分采用中性點不接地方式，即:不接地系統(tǒng)(不帶消弧線圈補償)；當(dāng)系統(tǒng)所接線路較多、較長、或電纜較多時，系統(tǒng)對地電容電流較大(如超過10A)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，會引起弧光過電壓等一系列問題，影響電網(wǎng)安全運行。為此，規(guī)程規(guī)定當(dāng)系統(tǒng)對地電容電流超過IOA時應(yīng)裝設(shè)消弧線圈進行補嘗，使故障點僅流過補償后的零序電流，成為經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，此兩種系統(tǒng)通稱為小電流接地系統(tǒng)。在這種小電流接地系統(tǒng)中，出現(xiàn)接地故障時，接地故障點僅流過系統(tǒng)對地電容電流或補償后的電容(或電感)電流，因接地故障電流較小，不必立即跳閘切除故障，而是采用微機式接地檢測(選線)裝置或帶接地檢測功能的微機式線路保護選出接地線路， 發(fā)出信號，由運行人員采取措施(如轉(zhuǎn)移負荷)后再跳開斷路器切除故障。目前電力系統(tǒng)中投運的微機式接地選線裝置品種和數(shù)量雖然很多，但是正確動作率不高，尤其是在經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中動作正確率很低，給運行單位造成困難，許多都退出運行。因而，多年來中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)單相接地選線問題，是電力系統(tǒng)的難題之一。在小電流接地系統(tǒng)中，正常情況下，系統(tǒng)三相電壓對稱平衡，三相對地電容相等，在各引出線路的零序電流互感器中無零序電流通過。當(dāng)某一線路發(fā)生單相接地故障時，電壓互感器開口三角繞組輸出零序電壓，系統(tǒng)各線路的零序電流互感器原方均有零序電流通過，零序電流互感器副方輸出二次零序電流。目前國內(nèi)生產(chǎn)的微機式接地檢測(選線)裝置常用的接地檢測方法如下:對不接地系統(tǒng)(不帶消弧線圈補償):A.用零序電壓作為啟動判據(jù)，零序電壓大于整定值時啟動，進行下面的判斷；B.用零序電流的方向和大小判斷出接地線路非故障線路的零序電流為本線路的電容電流，其方向超前零序電壓約90度，故障線路的零序電流等于所有非故障線路零序電容電流之和減去本線路的電容電流之差，其方向滯后零序電壓約90度，與非故障線路的零序電流方向相反，以零序電流的方向可以明確的選出接地線路。對經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng):A.用零序電壓Uo作為啟動判據(jù)，零序電壓Uo大于整定值時啟動，進行下面的判斷；B.用零序電流1的5次諧波分量的方向和大小判斷出接地線路。由于消弧線圈的補償作用(一般為過補償)，使接地線路的零序電流(為電感電流)與非故障線路的零序電流相位基本相同，超前零序電壓約90度，幅值也不一定比非故障線路的零序電流大。因此，無法以基波零序電流方向來判斷出接地線路。對于零序電流里的5次諧波分量則不同，因為對5次諧波而言，電容的電抗減小5倍，電感的電抗增大5倍，通過消弧線圈的零序電流5次諧波分量很小，不起補償作用。接地線路零序電流里的5次諧波分量滯后于零序電壓里的5次諧波分量約90度，與未接地線路零序電流里的5次諧波分量方向相反，理論上講，利用零序電流里的5次諧波分量的方向可以判斷選出接地故障線路。但是，實際上確不能準(zhǔn)確判斷出接地線路，造成這種狀況的原因有兩個:A.傳統(tǒng)(常規(guī))的零序電流互感器性能不好目前國內(nèi)生產(chǎn)的零序電流互感器性能仍維持60年代產(chǎn)品的水平，產(chǎn)品樣本和出廠說明書上廠家對零序電流互感器均不能給出變比，也無誤差保證指標(biāo)。經(jīng)實際測量，在原方零序電流為5A及以下時，各廠家生產(chǎn)的零序電流互感器，變比誤差達20%以上，角誤差達20度以上，在原方零序電流小 于2A時誤差更大，國內(nèi)生產(chǎn)的微機接地檢測(選線)裝置和微機保護采用的零序電流方向原理和零序電流內(nèi)5次諧波電流方向原理在這樣大的互感器誤差下均無法保證接地檢測的準(zhǔn)確度，造成誤動或拒動。傳統(tǒng)(常規(guī))的零序電流互感器為什么誤差這樣大呢，這是因為零序電流互感器的工作條件屬于套管型(或稱母線型)電流互感器，這種電流互感器原方無繞組，而是將被測回路的導(dǎo)體(引線套管或匯流排)或電纜穿過它的內(nèi)孔，作為原方繞組，因而僅有I匝。常規(guī)套管型電流互感器在其原方電流小于50A時已不能保證準(zhǔn)確度，這是因為它原方繞組僅有I匝，原方電流里激磁電流占的比例較大，造成較大誤差。而零序電流互感器應(yīng)用在小電流接地系統(tǒng)中，其原方電流均很小，出現(xiàn)接地故障時接地故障電流一般在IOA以下，帶有消弧線圈補償時，接地故障電流更小。在這樣小的原方電流下常規(guī)零序電流互感器誤差自然很大，在原方零序電流為5A時，常規(guī)零序電流互感器，變比誤差達10-20%以上，角誤差達10-20度以上，當(dāng)接地電流在IA以下時副方甚至無輸出電流(誤差超過80%)。為解決這一問題，出現(xiàn)了 LJWZ系列高精度零序電流互感器(專利產(chǎn)品，專利號為ZL98239284.2)，本互感器在原方零序電流為0.5A時誤差已很小，原方電流大于IA時更加準(zhǔn)確(變比誤差小于1%，角誤差小于I度)，能保證接地檢測的準(zhǔn)確度，配用本互感器后可使目前生產(chǎn)和投運的微機式接地檢測裝置的正確動作率達到90%以上。B.目前微機式接地檢測裝置和微機保護采用的接地檢測判據(jù)不夠準(zhǔn)確對于不接地系統(tǒng)(不帶消弧線圈補償)，用零序電壓作為啟動判據(jù)，用零序電流的方向和大小判斷出接地線路，當(dāng)采用LJWZ系列高精度零序電流互感器時，可以保證接地檢測的準(zhǔn)確性?？墒牵瑢τ诮?jīng)消弧線圈接地(帶消弧線圈補償)的系統(tǒng)，情況則不同。理論上講，當(dāng)采用LJWZ系列高精度零序電流互感器時，可以保證接地檢測的準(zhǔn)確性。而實際上，因為電力系統(tǒng)中電壓、電流里的5次諧波和基波不同，是個很小而且不穩(wěn)定的電量。通過數(shù)百次動模試驗證實，在出現(xiàn)接地故障時零序電壓里的5次諧波分量很小，零序電流里的5次諧波分量也不大。因而，目前生產(chǎn)和投運的微機式接地檢測裝置在選擇接地線路時很吃力，要經(jīng)過數(shù)秒甚至數(shù)十秒，才能打印出結(jié)果，而且有時還不準(zhǔn)確。即使配上高精度零序電流互感器也不能達到100%準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法，通過判斷故障(零序)基波電流的有功分量和有功功率的大小，可以準(zhǔn)確的找出接地故障線路。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法，包括下列步驟:步驟SI，以基波零序電壓Uo為基準(zhǔn)，將基波零序電流1分為:有功分量Ia=1.cos Φ，Ia 與 Uo 同相；無功分量Ir=1.sin Φ , Ir與Uo垂直，Φ為相位角；步驟S2，按下式算出有功功率值Pa:t+TPa=l/T / t Uo (t).1 (t).dt,其中:T 為積分周期，t 為時間；步驟S2，若I Pa |彡P(guān)ozd，則判定為接地線路；若丨Pa |〈0.2-0.3.Pozd，則判定為未接地線路，其中:Pozd=0.5.Pqa, Pqa為消孤線圈的有功功率損耗。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過判斷故障(零序)基波電流的有功分量和有功功率的大小，可以準(zhǔn)確的找出接地故障線路。并且，本發(fā)明簡單明確、判斷速度快，并且不受零序電壓和零序電流接線極性的影響。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明作進一步說明。對帶有消孤線圈的系統(tǒng)，在接地故障發(fā)生時，消孤線圈會將一個電感電流(補償電流)疊加在故障點流過的電容電流上，使故障點的電容電流被補償，測得的零序電流可能是容性電流(欠補償)，也可能是感性電流(過補償)，一般按規(guī)定應(yīng)為感性電流，因此接地線路的基波零序電流方向和未接地線路的基波零序電流方向相同，無法以基波零序電流方向來判斷出接地線路。本發(fā)明的有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法，包括下列步驟:步驟SI，以基波零序電壓Uo為基準(zhǔn)(實軸)，將基波零序電流1分為:有功分量Ia=1.cos Φ，Ia 與 Uo 同相；無功分量Ir=1.sin Φ , Ir與Uo垂直，Φ為相位角；步驟S2，按下式算出有功功率值Pa:t+TPa=l/T / t Uo (t).1 (t).dt,其中:T 為積分周期，t 為時間；步驟S2，若丨Pa丨彡P(guān)ozd，則判定為接地線路；若丨Pa | <0.2-0.3.Pozd,則判定為未接地線路，其中:Pozd=0.5.Pqa, Pqa為消孤線圈的有功功率損耗。因為在出現(xiàn)接地故障時，未接地線路的零序電流為電容電流，其相位超前零序電壓90度，沒有有功功率。而接地線路的零序電流為感性電流，因為消孤線圈有有功功率損耗，再加上接地點電弧的有功功率損耗，所以一定有有功功率，并且可以滿足I Pa I彡P(guān)ozd的要求，所以本發(fā)明可行并且準(zhǔn)確。
本發(fā)明通過數(shù)百次動模試驗證明，不但選擇性好，動作正確率100%，而且對每條被測線路都可獨立判斷出它是否出現(xiàn)接地故障，可以不需要對全部線路的采集量進行比較，因而使接地檢測(選線)裝置既可以做成集中式的微機式接地檢測(選線)裝置，又可以做成分布式的接地檢測(選線)裝置或在微機式線路保護里用本發(fā)明加上接地檢測(選線)功能。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng) 該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟SI，以基波零序電壓Uo為基準(zhǔn)，將基波零序電流1分為: 有功分量Ia=1.cos Φ , Ia與Uo同相； 無功分量Ir=1.sin Φ , Ir與Uo垂直，Φ為相位角； 步驟S2，按下式算出有功功率值Pa: t+T Pa=l/T f t Uo (t).1 (t).dt，其中:T為積分周期，t為時間； 步驟S2，若丨Pa 1≥Pozd，則判定為接地線路；若丨Pa |〈0.2_0.3.Pozd，則判定為未接地線路，其中:P ozd=0.5.Pqa, Pqa為消孤線圈的有功功率損耗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有消孤線圈系統(tǒng)的接地檢測方法，包括步驟以基波零序電壓Uo為基準(zhǔn),將基波零序電流Io分為有功分量Ia=Io·cosφ，無功分量Ir=Io·sinφ；按Pa=1/T∫tt+T Uo(t)·Io(t)·dt算出有功功率值Pa；若┃Pa┃≥Pozd，則判定為接地線路，若┃Pa┃<0.2-0.3·Pozd，則判定為未接地線路，其中Pozd=0.5·Pqa，Pqa為消孤線圈的有功功率損耗。本發(fā)明通過判斷故障基波電流的有功分量和有功功率的大小,可以準(zhǔn)確的找出接地故障線路。
文檔編號G01R31/02GK103235234SQ20131010470
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者陳海昆, 吳愛軍, 陳華霖, 陳宇, 連鴻波, 徐群, 徐修能, 顏鈺霆, 鄭申輝, 吳軍生 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 上海資和通信科技有限公司