一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法。采集母线的零序电压和各馈线出线的正序、零序电流；基于母线零序电压整定保护启动判据；基于各馈线出线的正序、零序电流整定故障选线判据；当母线零序电流满足保护启动判据，则比较采集的正序、零序电流及其对应整定值，若存在任一馈线出线的正序电流满足正序电流判据，或任一馈线出线的正序电流不满足正序电流判据均小于对应整定值但存在该馈线出线的零序电流满足零序电流判据，则确定故障所在馈线。本发明专利技术能够在不同过渡电阻和不同中性点接地方式下正确识别单相故障，且具有原理简单、整定方便、适用范围广的优点。适用范围广的优点。适用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护领域，具体涉及基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法。

技术介绍

[0002]随着规模日益庞大且结构日渐复杂，配电网发生单相接地故障的概率大大增加。单相接地故障的特性与中性点接地方式息息相关。过去配电网主要采用中性点不接地方式以提高供电可靠性。随着电缆的应用，对地电容电流增大产生不易熄灭的电弧和过电压，使得经消弧线圈接地方式得到大量应用。但是，中性点不接地和经消弧线圈接地方式下配电网单相故障特征信息十分微弱，加上故障过渡电阻的影响，使得故障保护难以实施。为了提高单相接地故障处置的有效性，中性点经小电阻接地方式得到越来越多的应用。但是，中性点经小电阻接地方式下的配电网单相故障特征与过渡电阻密切相关，也难以可靠反映单相高阻接地故障。在中性点大电流接地和小电流接地配电网中，单相故障保护均面临较大难题。
[0003]在中性点大电流接地配电网中，目前主要利用零序稳态量识别配电网单相接地故障。但是，零序电流保护的整定值需躲过区外线路发生金属性接地故障时流过区内线路的对地电容电流，定值较高，导致零序过电流保护对高阻接地故障的灵敏度较低。有专家指出零序功率方向保护具备较好的反映过渡电阻能力，但该保护方法中零序电压、电流的极性校验困难。上述研究均未考虑过渡电阻对单相故障特征信息的影响，保护灵敏度受过渡电阻的影响较大。在中性点小电流接地配电网中，目前主要采用小电流接地选线识别单相接地故障。小电流接地选线的原理众多，部分专家利用暂态零模电流的震荡衰减和极性相反的特性构建了选线判据；也有专家利用暂态零序电流的凹凸特性构建了选线判据。现有技术依靠暂态量实现单相故障的定位，故障特征量的采集较为困难，对过渡电阻的考虑也存在不足。
[0004]围绕过渡电阻对配电网单相接地故障保护的影响，目前已有一定研究。针对中性点大电流接地系统，部分专家提出了一种基于零序功率变化量的配电网高阻接地保护方法；也有专家利用短时傅里叶变换、离散小波变换、神经网络等算法提取高阻接地故障的谐波特征量，但是存在一定适用条件。针对中性点小电流接地系统，目前常采用增大判据特征量的思路分析了过渡电阻对配电网单相故障的影响。此外，以外加信号的故障定位方法为基础，通过改进注入信号实现高阻故障下的诊断也备受关注。现有技术依赖于多点信息、信号处理等方式解决过渡电阻对单相接地故障保护的影响，对于通信系统、采样率等的要求较高，实用性有待进一步验证。
[0005]综上所述，配电网单相接地的故障特征受过渡电阻和中性点接地方式影响较大，配电网单相故障难以有效识别和保护严重影响系统安全性能，但是现有的单相接地故障保护技术在可靠性和适应性方面存在不足。如何实现在各种过渡电阻和运行方式下准确识别配电网单相故障，并形成具有较高可靠性和适应性的保护方法，目前尚未有可行的技术方
案。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，能够解决目前配电网单相故障选线方法受过渡电阻和中性点接地方式影响较大的技术问题，能够实现不同中性点接地方式下的单相接地故障选线，且不受接地点过渡电阻的影响，具有较高的灵敏度和可靠性。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，包括启动判据和选线判据，选线判据包括正序电流判据和零序电流判据，包括以下步骤：
[0008]S101：采集母线的零序电压、各馈线出线的正序电流和零序电流；
[0009]S102：判断母线零序电压是否满足启动判据，若启动判据满足，执行S103，否则判定配电网未发生单相故障，返回S101；
[0010]S103：判断各馈线出线正序电流是否满足正序电流判据，若某一馈线i的正序电流判据满足，执行S105，否则执行S104；其中，i＝1,2,
…
,N为馈线编号，N为馈线的数量；
[0011]S104：判断各馈线出线零序电流是否满足零序电流判据，若某一馈线i的零序电流判据满足，执行S105，否则判定配电网未发生单相故障，返回S101；
[0012]S105：判定馈线i发生单相故障。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，S102中，保护启动判据为：
[0014]3U0＞U
0,set
[0015]其中，U0为母线零序电压，U
0,set
为零序电压整定值。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，S103中，馈线i的正序电流判据为：
[0017]I
i1
＜I
i1,set
[0018]其中，I
i1
为馈线i的出线正序电流，I
i1,set
分别为馈线i的正序电流整定值。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，S104中，馈线i的零序电流判据为：
[0020]I
i0
＞I
i0,set
[0021]其中，I
i0
为馈线i的出线零序电流，I
i0,set
分别馈线i的零序电流整定值。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案，按照躲过系统不对称的影响计算零序电压整定值：
[0023]U
0,set
＝K
′
rel
U
0,max
[0024]其中，K
′
rel
为可靠系数，U
0,max
为母线正常运行时最大不平衡电压的零序分量。
[0025]作为本专利技术的一种优选技术方案，按照躲过线路末端可能出现的最大短路电流计算正序电流整定值，馈线i的正序电流整定值为：
[0026]I
i1,set
＝K
″
rel
I
if,max
[0027]其中，K
″
rel
为可靠系数，I
if,max
为馈线i末端可能出现的最大短路电流，按如下公式：
[0028][0029]其中，为配电网额定电压；Z
S1min
为系统正序阻抗的最小值；Z
j1Σ
为所有非故障馈线正序等效阻抗；R
fmin
为接地过渡电阻的最小值；Z
IN1
为故障点至故障馈线末端的正序负荷阻抗；Z
0min
为零序等效阻抗的最小值。
[0030]作为本专利技术的一种优选技术方案，按照躲过保护安装馈线的电容电流计算零序电流整定值，馈线i的零序电流整定值为：
[0031]I
i0,set
＝K
″′
rel
I
iC
[0032]其中，K
″′
rel
为可靠系数，I
iC
为第i条馈线的电容电流。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，其特征在于，包括启动判据和选线判据，选线判据包括正序电流判据和零序电流判据，包括以下步骤：S101：采集母线的零序电压、各馈线出线的正序电流和零序电流；S102：判断母线零序电压是否满足启动判据，若启动判据满足，执行S103，否则判定配电网未发生单相故障，返回S101；S103：判断各馈线出线正序电流是否满足正序电流判据，若某一馈线i的正序电流判据满足，执行S105，否则执行S104；其中，i＝1,2,
…
,N为馈线编号，N为馈线的数量；S104：判断各馈线出线零序电流是否满足零序电流判据，若某一馈线i的零序电流判据满足，执行S105，否则判定配电网未发生单相故障，返回S101；S105：判定馈线i发生单相故障。2.根据权利要求1所述的一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，其特征在于，S102中，保护启动判据为：3U0＞U
0,set
其中，U0为母线零序电压，U
0,set
为零序电压整定值。3.根据权利要求2所述的一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，其特征在于，S103中，馈线i的正序电流判据为：I
i1
＜I
i1,set
其中，I
i1
为馈线i的出线正序电流，I
i1,set
分别为馈线i的正序电流整定值。4.根据权利要求3所述的一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，其特征在于，S104中，馈线i的零序电流判据为：I
i0
＞I
i0,set
其中，I
i0
为馈线i的出线零序电流，I
i0,set
分别馈线i的零序电流整定值。5.根据权利要求4所述的一种基于电流判据融合的配电网单相故障保护方法，其特征在于，按照躲过系统不对称的影响计算零序电压整定值：U
0，set
＝K
′
rel
U
0，max
其中，K
′
rel
为可靠系数，U
0,max
为母线正常运行时最大不平衡电压的零序分量。6.根据权利要求5所述的一种基于电流判据融合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世伟，许守东，龚辉，石恒初，张元龙，游昊，欧阳金鑫，孔德志，张丽，徐吉用，肖良申，李晶，冷大伟，李杰，陈宇捷，陈纪宇，邰世福，梁倩，丁正宏，李齐全，杨涛，高甲，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司红河供电局，
类型：发明
国别省市：