專利名稱：?jiǎn)蜗嘟拥乇Ｗo(hù)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種單相接地保護(hù)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
小電流接地系統(tǒng)是指發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流較小的系統(tǒng)，具體指中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或者中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，俗稱小電流系統(tǒng)。小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，因不構(gòu)成短路回路，故障電流小，現(xiàn)有的過(guò)電流保護(hù)無(wú)法準(zhǔn)確動(dòng)作隔離故障線路。但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)，單相接地故障占整個(gè)配電系統(tǒng)所有故障的70%以上。一旦發(fā)生單相接地故障，如不能及時(shí)消除故障，故障點(diǎn)的故障電弧可能燒毀設(shè)備，并引發(fā)相間故障，擴(kuò)大事故，因此有必要研究小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)技術(shù)。圍繞小電流系統(tǒng)的單相接地故障問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的研究者進(jìn)行了長(zhǎng)期廣泛地研究， 但主要集中在單相接地選線技術(shù)上。單相接地選線技術(shù)是在擾動(dòng)已確認(rèn)是單相接地引起的基礎(chǔ)上展開(kāi)的，主要研究的是如何靈敏準(zhǔn)確地選出接地線路，即使系統(tǒng)中沒(méi)有發(fā)生單相接地，誤選了，也沒(méi)有太大問(wèn)題。而單相接地保護(hù)是要求系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地，必須準(zhǔn)確可靠地判斷出故障區(qū)域，快速隔離接地線路；系統(tǒng)中沒(méi)有發(fā)生單相接地，保護(hù)必須可靠閉鎖， 不能誤動(dòng)。因此，單相接地保護(hù)比單相接地選線具有更高的要求。因此，有必要提出一種單相接地保護(hù)技術(shù)，可以滿足對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷，以及快速、可靠、靈敏、有選擇地隔離要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于上述問(wèn)題，提出了一種單相接地保護(hù)技術(shù)，可以滿足對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷，以及快速、可靠、靈敏、有選擇地隔離要求。有鑒于此，本發(fā)明提出了一種單相接地保護(hù)方法，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，包括步驟102，實(shí)時(shí)同步采集所述小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓和所述母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；步驟104，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述所有出線的電流行波，確認(rèn)擾動(dòng)出線；步驟106，根據(jù)所述工頻電壓，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；步驟108，在確定所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確認(rèn)所述擾動(dòng)出線為故障出線，發(fā)出跳閘指令，隔離所述故障出線。在該技術(shù)方案中，小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電壓降低，健全相電壓升高。根據(jù)檢測(cè)到的電壓特征，可識(shí)別小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的電流行波，其中，接地線路的故障電流初始行波極性與健全線路相反，接地線路的故障電流初始行波幅值大于健全線路。因而， 可以通過(guò)對(duì)工頻電壓和電流行波的實(shí)時(shí)采集和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地故障進(jìn)行識(shí)別和判斷。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述步驟102中，所述工頻電壓是利用電壓互感器采集到的所述母線的三相電壓、以及所述電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。在該技術(shù)方案中，通過(guò)電壓互感器對(duì)工頻電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，若發(fā)生故障時(shí)，在電壓互感器的開(kāi)口三角電壓也會(huì)升高，則可以將是否超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，作為判定是否發(fā)生故障的一個(gè)條件。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述步驟102中，利用零序電流互感器采集所述所有出線的電流行波。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述步驟104中，所述確認(rèn)所述擾動(dòng)出線的過(guò)程包括在所述所有出線的電流行波中，選擇電流行波的幅值最大的出線和/或電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線，作為所述擾動(dòng)出線。在該技術(shù)方案中，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的故障行波，在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)，如變電站的母線處，該故障行波將發(fā)生折反射，折射進(jìn)其他正常運(yùn)行的出線中。因此，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地后，安裝在變電站的所有出線上的互感器將感知該故障行波。本發(fā)明中選線利用的行波信號(hào)為故障產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有出線上的電流行波而言，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波為從線路流向母線，是其他正常運(yùn)行出線上產(chǎn)生的電流行波的源，且正常運(yùn)行的出線上的電流行波為從母線流向線路，是發(fā)生單相接地的出線上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波幅值最大，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的出線上的電流行波，并且發(fā)生單相接地的出線上的電流行波極性與正常運(yùn)行的出線上的電流行波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述步驟106中，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的過(guò)程包括若所述開(kāi)口三角電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓，以及在所述三相電壓中， 一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。在該技術(shù)方案中，由于在發(fā)生故障時(shí)，一方面開(kāi)口三角電壓會(huì)升高，因此對(duì)其設(shè)定一個(gè)第一預(yù)設(shè)電壓，作為判定的閾值；另一方面，在三相電壓中，若存在接地相，則該接地相的電壓降低，并且其他健全相則電壓升高，因而可以分別設(shè)定第二預(yù)設(shè)電壓和第三預(yù)設(shè)電壓作為判定的閾值。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提出了一種單相接地保護(hù)系統(tǒng)，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，包括電壓采集裝置，實(shí)時(shí)同步采集所述小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓；電流行波采集裝置，實(shí)時(shí)同步采集所述母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；擾動(dòng)出線判斷裝置，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述電流行波采集裝置采集的所述所有出線的電流行波，判斷出擾動(dòng)出線；接地故障判斷裝置，根據(jù)所述電壓采集裝置采集的所述工頻電壓，判斷所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；隔離裝置，在所述接地故障判斷裝置判斷所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的情況下，確認(rèn)所述擾動(dòng)出線判斷裝置判斷出的所述擾動(dòng)出線為故障出線，并發(fā)出跳閘指令，隔離所述故障出線。 在該技術(shù)方案中，小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電壓降低，健全相電壓升高。根據(jù)檢測(cè)到的電壓特征，可識(shí)別小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的電流行波，其中，接地線路的故障電流初始行波極性與健全線路相反，接地線路的故障電流初始行波幅值大于健全線路。因而，可以通過(guò)對(duì)工頻電壓和電流行波的實(shí)時(shí)采集和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地故障進(jìn)行識(shí)別和判斷。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電壓采集裝置包括電壓互感器，以及所述電流行波采集裝置包括零序電流互感器。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述工頻電壓是利用所述電壓互感器采集到的所述母線的三相電壓、以及所述電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。在該技術(shù)方案中，通過(guò)電壓互感器對(duì)工頻電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，若發(fā)生故障時(shí)，在電壓互感器的開(kāi)口三角電壓也會(huì)升高，則可以將是否超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，作為判定是否發(fā)生故障的一個(gè)條件。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述擾動(dòng)出線判斷裝置具體包括幅值比較單元，比較所述所有出線的電流行波，選擇出幅值最大的出線；極性比較單元，比較所述所有出線的電流行波，選擇出電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線；擾動(dòng)出線判斷單元， 將同時(shí)被所述幅值比較單元和所述極性比較單元選擇出的出線作為所述擾動(dòng)出線。在該技術(shù)方案中，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的故障行波，在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)，如變電站的母線處，該故障行波將發(fā)生折反射，折射進(jìn)其他正常運(yùn)行的出線中。因此，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地后，安裝在變電站的所有出線上的互感器將感知該故障行波。本發(fā)明中選線利用的行波信號(hào)為故障產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有出線上的電流行波而言，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波為從線路流向母線，是其他正常運(yùn)行出線上產(chǎn)生的電流行波的源，且正常運(yùn)行的出線上的電流行波為從母線流向線路，是發(fā)生單相接地的出線上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波幅值最大，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的出線上的電流行波，并且發(fā)生單相接地的出線上的電流行波極性與正常運(yùn)行的出線上的電流行波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述接地故障判斷裝置具體包括電壓比較單元，比較所述開(kāi)口三角電壓與第一預(yù)設(shè)電壓，以及在所述三相電壓中，判斷是否存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓；故障確認(rèn)單元，若所述電壓比較單元的比較結(jié)果為所述開(kāi)口三角電壓大于所述第一預(yù)設(shè)電壓，且在所述三相電壓中，存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。在該技術(shù)方案中，由于在發(fā)生故障時(shí)，一方面開(kāi)口三角電壓會(huì)升高，因此對(duì)其設(shè)定一個(gè)第一預(yù)設(shè)電壓，作為判定的閾值；另一方面，在三相電壓中，若存在接地相， 則該接地相的電壓降低，并且其他健全相則電壓升高，因而可以分別設(shè)定第二預(yù)設(shè)電壓和第三預(yù)設(shè)電壓作為判定的閾值。通過(guò)以上技術(shù)方案，可以滿足對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷，以及快速、 可靠、靈敏、有選擇地隔離要求。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)方法的流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)系統(tǒng)的框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)方法，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，包括步驟102，實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓和母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；步驟104，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所有出線的電流行波，確認(rèn)擾動(dòng)出線；步驟106，根據(jù)工頻電壓，確認(rèn)小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；步驟108，在確定小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確認(rèn)擾動(dòng)出線為故障出線，發(fā)出跳閘指令，隔離故障出線。在該技術(shù)方案中，小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電壓降低，健全相電壓升高。根據(jù)檢測(cè)到的電壓特征，可識(shí)別小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的電流行波，其中，接地線路的故障電流初始行波極性與健全線路相反，接地線路的故障電流初始行波幅值大于健全線路。因而，可以通過(guò)對(duì)工頻電壓和電流行波的實(shí)時(shí)采集和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地故障進(jìn)行識(shí)別和判斷。在上述技術(shù)方案中，在步驟102中，工頻電壓是利用電壓互感器采集到的母線的三相電壓、以及電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。在該技術(shù)方案中，通過(guò)電壓互感器對(duì)工頻電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，若發(fā)生故障時(shí)，在電壓互感器的開(kāi)口三角電壓也會(huì)升高，則可以將是否超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，作為判定是否發(fā)生故障的一個(gè)條件。在上述技術(shù)方案中，在步驟102中，利用零序電流互感器采集所有出線的電流行波。在上述技術(shù)方案中，在步驟104中，確認(rèn)擾動(dòng)出線的過(guò)程包括在所有出線的電流行波中，選擇電流行波的幅值最大的出線和/或電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線，作為擾動(dòng)出線。在該技術(shù)方案中，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的故障行波，在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)，如變電站的母線處，該故障行波將發(fā)生折反射，折射進(jìn)其他正常運(yùn)行的出線中。因此，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地后，安裝在變電站的所有出線上的互感器將感知該故障行波。本發(fā)明中選線利用的行波信號(hào)為故障產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有出線上的電流行波而言，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波為從線路流向母線，是其他正常運(yùn)行出線上產(chǎn)生的電流行波的源， 且正常運(yùn)行的出線上的電流行波為從母線流向線路，是發(fā)生單相接地的出線上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波幅值最大，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的出線上的電流行波，并且發(fā)生單相接地的出線上的電流行波極性與正常運(yùn)行的出線上的電流行波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，在步驟106中，確認(rèn)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的過(guò)程包括若開(kāi)口三角電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓，以及在三相電壓中，一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。在該技術(shù)方案中，由于在發(fā)生故障時(shí)，一方面開(kāi)口三角電壓會(huì)升高，因此對(duì)其設(shè)定一個(gè)第一預(yù)設(shè)電壓，作為判定的閾值；另一方面，在三相電壓中，若存在接地相，則該接地相的電壓降低，并且其他健全相則電壓升高，因而可以分別設(shè)定第二預(yù)設(shè)電壓和第三預(yù)設(shè)電壓作為判定的閾值。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)系統(tǒng)的框圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)系統(tǒng)200，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，包括電壓采集裝置202，實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓；電流行波采集裝置204，實(shí)時(shí)同步采集母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；擾動(dòng)出線判斷裝置206，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)電流行波采集裝置204 采集的所有出線的電流行波，判斷出擾動(dòng)出線；接地故障判斷裝置208，根據(jù)電壓采集裝置 202采集的工頻電壓，判斷小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；隔離裝置210，在接地故障判斷裝置208判斷小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的情況下，確認(rèn)擾動(dòng)出線判斷裝置206判斷出的擾動(dòng)出線為故障出線，并發(fā)出跳閘指令，隔離故障出線。在該技術(shù)方案中， 小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電壓降低，健全相電壓升高。根據(jù)檢測(cè)到的電壓特征，可識(shí)別小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的電流行波，其中，接地線路的故障電流初始行波極性與健全線路相反，接地線路的故障電流初始行波幅值大于健全線路。因而，可以通過(guò)對(duì)工頻電壓和電流行波的實(shí)時(shí)采集和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地故障進(jìn)行識(shí)別和判斷。在上述技術(shù)方案中，電壓采集裝置202包括電壓互感器，以及電流行波采集裝置 204包括零序電流互感器。在上述技術(shù)方案中，工頻電壓是利用電壓互感器采集到的母線的三相電壓、以及電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。在該技術(shù)方案中，通過(guò)電壓互感器對(duì)工頻電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，若發(fā)生故障時(shí)，在電壓互感器的開(kāi)口三角電壓也會(huì)升高，則可以將是否超過(guò)預(yù)設(shè)閾值， 作為判定是否發(fā)生故障的一個(gè)條件。在上述技術(shù)方案中，擾動(dòng)出線判斷裝置206具體包括幅值比較單元2060，比較所有出線的電流行波，選擇出幅值最大的出線；極性比較單元2062，比較所有出線的電流行波，選擇出電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線；擾動(dòng)出線判斷單元2064， 將同時(shí)被幅值比較單元2060和極性比較單元2062選擇出的出線作為擾動(dòng)出線。在該技術(shù)方案中，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的故障行波，在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)，如變電站的母線處，該故障行波將發(fā)生折反射，折射進(jìn)其他正常運(yùn)行的出線中。因此，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地后，安裝在變電站的所有出線上的互感器將感知該故障行波。本發(fā)明中選線利用的行波信號(hào)為故障產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有出線上的電流行波而言，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波為從線路流向母線，是其他正常運(yùn)行出線上產(chǎn)生的電流行波的源，且正常運(yùn)行的出線上的電流行波為從母線流向線路，是發(fā)生單相接地的出線上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波幅值最大，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的出線上的電流行波，并且發(fā)生單相接地的出線上的電流行波極性與正常運(yùn)行的出線上的電流行波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，接地故障判斷裝置208具體包括電壓比較單元2080，比較開(kāi)口三角電壓與第一預(yù)設(shè)電壓，以及在三相電壓中，判斷是否存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓；故障確認(rèn)單元2082，若電壓比較單元2080的比較結(jié)果為開(kāi)口三角電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓，且在三相電壓中，存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。在該技術(shù)方案中，由于在發(fā)生故障時(shí)，一方面開(kāi)口三角電壓會(huì)升高，因此對(duì)其設(shè)定一個(gè)第一預(yù)設(shè)電壓，作為判定的閾值；另一方面，在三相電壓中，若存在接地相，則該接地相的電壓降低，并且其他健全相則電壓升高，因而可以分別設(shè)定第二預(yù)設(shè)電壓和第三預(yù)設(shè)電壓作為判定的閾值。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程圖。如圖3所示，為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程，包括步驟302，實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)母線上的工頻電壓和出線上的電流行波。步驟304，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生了擾動(dòng)時(shí)，比較出線上電流行波的特征，識(shí)別發(fā)生擾動(dòng)的出線。步驟306，基于采集到的工頻電壓，判斷系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。步驟308，如果判定系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地，并且識(shí)別出發(fā)生擾動(dòng)的出線，發(fā)出跳閘指令，隔離接地線路。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，接地相電壓降低，健全相電壓升高。在接地點(diǎn)， 單相接地產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的行波。在測(cè)量點(diǎn)，安裝在線路上的電流互感器將檢測(cè)到行波， 接地線路的電流行波極性與健全線路相反，接地線路的電流行波幅值大于健全線路。本實(shí)施例中的單相接地保護(hù)方法的工作原理小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地相電壓降低，健全相電壓升高。根據(jù)檢測(cè)到的電壓特征，可識(shí)別小電流接地系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的電流行波，其中，接地線路的故障電流初始行波極性與健全線路相反，接地線路的故障電流初始行波幅值大于健全線路。當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生在系統(tǒng)中傳播的故障行波，在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)，如變電站的母線處，該故障行波將發(fā)生折反射，折射進(jìn)其他正常運(yùn)行的出線中。因此，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地后，安裝在變電站的所有出線上的互感器將感知該故障行波。本發(fā)明中選線利用的行波信號(hào)為故障產(chǎn)生的初始行波，就連接在變電站同一母線上的所有出線上的電流行波而言，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波為從線路流向母線，是其他正常運(yùn)行出線上產(chǎn)生的電流行波的源，且正常運(yùn)行的出線上的電流行波為從母線流向線路，是發(fā)生單相接地的出線上的電流行波的一部分，因此，發(fā)生單相接地的出線上的電流行波幅值最大，遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的出線上的電流行波，并且發(fā)生單相接地的出線上的電流行波極性與正常運(yùn)行的出線上的電流行波的極性相反。小電流接地系統(tǒng)中的行波不一定都是由于單相接地引起的，也可能是由于斷路器開(kāi)關(guān)操作引起的，或者雷擊引起的。但是單相接地必然引起工頻電壓的變化，接地相電壓降低，健全相電壓升高。因此，為了準(zhǔn)確區(qū)分檢測(cè)到的行波到底是由于單相接地引起的，還是由于其他原因引起的，本發(fā)明中引入了工頻電壓檢測(cè)，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)小電流接地電力系統(tǒng)單相接地判定。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的單相接地保護(hù)的具體流程，包括步驟402，基于變電站內(nèi)饋線上安裝的零序電流互感器，實(shí)時(shí)同步采集饋線上的電流行波數(shù)據(jù)，采樣頻率2Mhz ；理論上，采樣頻率越高越好，但采樣頻率的選擇受中央處理單元或者微機(jī)的處理速度和測(cè)距誤差要求的限制。結(jié)合目前的信息技術(shù)水平，選擇典型的 2Mhz，采樣頻率隨著技術(shù)的發(fā)展可越來(lái)越高?；谧冸娬緝?nèi)母線上安裝的電壓互感器，實(shí)時(shí)采集電壓互感器三相和開(kāi)口三角電壓，采樣頻率lKhz。電壓信號(hào)的采樣頻率只要滿足工頻信號(hào)采集的需要即可，不局限于lKhz。步驟404，若監(jiān)測(cè)到饋線上發(fā)生了擾動(dòng)，對(duì)接地前后記錄的各128點(diǎn)零序電流行波數(shù)據(jù)分別進(jìn)行四層小波變換，此處的小波函數(shù)選用三次B樣條函數(shù)的一次導(dǎo)函數(shù)；對(duì)行波數(shù)據(jù)的小波變換結(jié)果提取模極大值；分別確定來(lái)自零序電流互感器的故障初始行波對(duì)應(yīng)模極大值的時(shí)刻。步驟406，比較所有出線上來(lái)自零序電流互感器的故障初始行波的特征極性和/ 或幅值，擾動(dòng)線路的故障初始行波與正常線路的故障初始行波極性相反，擾動(dòng)線路的故障初始行波的幅值大于正常線路的故障初始行波。 步驟408，比較電壓互感器三相電壓和開(kāi)口三角電壓與整定值關(guān)系，如果電壓互感器開(kāi)口三角側(cè)電壓大于第一整定值，并且三相中的一相電壓低于第二整定值，其他兩相電壓高于第三整定值，則判斷為小電流系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地。第一整定值可取為30V，第二整定值可取為50V，第三整定值可取為75V，以上整定值都為電壓互感器二次側(cè)電壓。步驟410，當(dāng)判定系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地，并且確定了接地線路后，發(fā)出跳閘指令， 隔離接地線路。本發(fā)明中的行波電氣量指的是由于電力系統(tǒng)擾動(dòng)引起的在電力系統(tǒng)中傳播的電磁波。行波波頭可看成脈沖信號(hào)，具有全頻帶分量。本發(fā)明中利用的行波電氣量是具有高頻暫態(tài)特性的行波波頭信號(hào)。本發(fā)明基于量測(cè)到的工頻電壓和電流行波，實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)小電流接地系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)保護(hù)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障，減少電力系統(tǒng)故障，提高電力系統(tǒng)供電可靠性，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到單相接地保護(hù)比單相接地選線具有更高的要求。因此，本發(fā)明針對(duì)單相接地保護(hù)，提供了一種單相接地保護(hù)方法和一種單相接地保護(hù)系統(tǒng)，從而可以滿足對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷，以及快速、可靠、靈敏、有選擇地隔離要求。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單相接地保護(hù)方法，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，其特征在于，包括步驟102，實(shí)時(shí)同步采集所述小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓和所述母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；步驟104，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述所有出線的電流行波，確認(rèn)擾動(dòng)出線；步驟106，根據(jù)所述工頻電壓，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；步驟108，在確定所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確認(rèn)所述擾動(dòng)出線為故障出線，發(fā)出跳閘指令，隔離所述故障出線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟102中，所述工頻電壓是利用電壓互感器采集到的所述母線的三相電壓、以及所述電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相接地保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟102中，利用零序電流互感器采集所述所有出線的電流行波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相接地保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟104中，所述確認(rèn)所述擾動(dòng)出線的過(guò)程包括在所述所有出線的電流行波中，選擇電流行波的幅值最大的出線和/或電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線，作為所述擾動(dòng)出線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相接地保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟106中，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的過(guò)程包括若所述開(kāi)口三角電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓，以及在所述三相電壓中，一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。
6.一種單相接地保護(hù)系統(tǒng)，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，其特征在于，包括電壓采集裝置，實(shí)時(shí)同步采集所述小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓；電流行波采集裝置，實(shí)時(shí)同步采集所述母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；擾動(dòng)出線判斷裝置，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述電流行波采集裝置采集的所述所有出線的電流行波，判斷出擾動(dòng)出線；接地故障判斷裝置，根據(jù)所述電壓采集裝置采集的所述工頻電壓，判斷所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；隔離裝置，在所述接地故障判斷裝置判斷所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的情況下，確認(rèn)所述擾動(dòng)出線判斷裝置判斷出的所述擾動(dòng)出線為故障出線，并發(fā)出跳閘指令，隔離所述故障出線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相接地保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集裝置包括電壓互感器，以及所述電流行波采集裝置包括零序電流互感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的單相接地保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻電壓是利用所述電壓互感器采集到的所述母線的三相電壓、以及所述電壓互感器的開(kāi)口三角電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的單相接地保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述擾動(dòng)出線判斷裝置具體包括幅值比較單元，比較所述所有出線的電流行波，選擇出幅值最大的出線； 極性比較單元，比較所述所有出線的電流行波，選擇出電流行波的極性不同于其他電流行波的極性的出線；擾動(dòng)出線判斷單元，將同時(shí)被所述幅值比較單元和所述極性比較單元選擇出的出線作為所述擾動(dòng)出線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單相接地保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述接地故障判斷裝置具體包括電壓比較單元，比較所述開(kāi)口三角電壓與第一預(yù)設(shè)電壓，以及在所述三相電壓中，判斷是否存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓；故障確認(rèn)單元，若所述電壓比較單元的比較結(jié)果為所述開(kāi)口三角電壓大于所述第一預(yù)設(shè)電壓，且在所述三相電壓中，存在一相電壓低于第二預(yù)設(shè)電壓，且另外兩相電壓高于第三預(yù)設(shè)電壓，則確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單相接地保護(hù)方法，用于對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行判斷和隔離，包括步驟102，實(shí)時(shí)同步采集所述小電流接地系統(tǒng)的母線的工頻電壓和所述母線對(duì)應(yīng)的所有出線的電流行波；步驟104，在所述小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述所有出線的電流行波，確認(rèn)擾動(dòng)出線；步驟106，根據(jù)所述工頻電壓，確認(rèn)所述小電流接地系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；步驟108，在確定所述小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，確認(rèn)所述擾動(dòng)出線為故障出線，發(fā)出跳閘指令，隔離所述故障出線。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種單相接地保護(hù)系統(tǒng)。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可以滿足對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷，以及快速、可靠、靈敏、有選擇地隔離要求。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102420420SQ20111040031
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者施慎行, 董新洲 申請(qǐng)人:清華大學(xué)