基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法和装置，所述方法为：当判断到线路三相电流变化超过设定值时，利用矢量运算得到三相电流的增量，将增量最大值与增量中间值相减的差值

【技术实现步骤摘要】
基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法和装置


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护
，涉及一种基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法和装置，具体说是一种基于线路三相电流变化，选出单相接地故障界内故障线路区段和故障相的判断保护方法和装置，具有准确判别各种接地故障尤其是高阻接地故障的技术优势，可用于馈线分支节点或终端，及时选线定段跳闸隔离故障，保障主干线正常运行，还可以用于母线接地故障定段告警
。

技术介绍

[0002]在电力系统中，单相接地故障在配电线路的故障中占比在
80
％以上
。
我国配电网系统中性点大多都采用不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式，当发生单相接地故障时，由于故障电流较小，三相线电压仍保持对称，所以允许带故障运行一段时间
。
但是，随着电网的扩容和电缆线路的增加，系统的电容电流越来越大，长时间带单相接地故障状态运行，过电压会造成其他绝缘薄弱处异相接地或相间短路，致使故障扩大为重大事故
。
因此，国家近年颁布的配电网技术导则，明确对单相接地处理的原则是：在躲过瞬时接地故障后，快速就近隔离故障原则，即由“2
小时运行
+
接地选线”改为“选段跳闸”，而对单相接地故障准确选相选线和定段是实现“快速就近隔离故障原则”的必要前提，这关系到供电可靠性和安全性，以及电网智能化的实现
。
[0003]目前，单相接地故障的选相主要依据相电压变化来判断，选线主要采集馈线零序电流，利用零序有功
、
零序无功
、
零序电流暂态变化等方法
。
采用相电压来判断接地故障相具有一定的不足：一般来说，当接地过渡电阻较低时，接地相电压降低，非接地相电压升高
。
但在高阻接地时，可能存在一个非接地相电压降低，并且低于接地相电压的状态，若系统存在不平衡，情况更为复杂，依靠相电压选故障相，易选错相
。
对于户外馈线终端来说，若采集相电压，需要添加额外的设备，增加成本及施工和维护难度
。
另外，各种常用的零序选线方法大多存在一定的局限性，比如零序无功选线方法不适用于中性点经消弧线圈接地或经小电阻接地的配网系统，零序有功选线方法仅适用于中性点经电阻接地系统
。
市面上已有应用的馈线终端
FTU
和故障指示器等定段设备，大都不能准确判断单相接地故障，对高阻接地故障判断更是陷于盲区状态
。
所以迫切需要一种能够准确判别各种接地故障尤其是高阻接地故障的判断保护方法和装置的问世和推广
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对目前单相接地保护技术和产品存在高阻故障判断盲区共性问题，提出一种利用线路三相电流变化来对单相接地选相选线及定段的判断保护方法和装置，其具有准确判别各种接地故障尤其是高阻接地故障的技术优势，可普遍适用于中性点不接地
、
经消弧线圈和小电阻接地系统，既适合无电压互感器及零序电流互感器的馈线分支线路或终端，又适合常规线路的接地故障选相选线定段及保护
。
[0005]本专利技术采取的技术方案之一是：一种基于线路三相电流变化的单相接地判断保护
方法，当判断到线路三相电流变化超过设定值时，利用矢量运算得到三相电流的增量，将增量最大值与增量中间值相减的差值
、
再除以增量最大值，获得不平衡度，如果不平衡度大于设定阈值，则判断线路三相电流测量端的后端位置发生了界内单相接地故障，接地相别为电流增量最大的那一相
。
[0006]进一步的，本方法具体包括：
[0007](1)
当系统上电后，启用三相电流合成零序电流
I0
，若
I0
小于高越限设定值
I0H_set
，则判断为正常运行状态，同时更新三相正常电流
IA_normal、IB_normal、IC_normal
的幅值
、
相位和计算的采样点位置信息；
[0008](2)
如果零序电流
I0
大于高越限设定值
I0H_set
，则判断为非正常运行状态，进入单相接地故障判断
。
[0009]更进一步的，所述单相接地故障判断步骤为：首先对齐采样点位置，修正当前电流的相位值，使得当前电流的采样计算位置与记录的正常运行时刻的电流相差
N
个周期，其中
N
为正整数；然后根据当前电流的幅值
、
相位与记录的正常运行时刻的电流相位做矢量相减运算，得到矢量相减后的模，即为三相电流的增量
Δ
Ii
，其中
i
为
A、B
或
C
；再将增量最大值减去增量中间值，除以增量最大值，乘以
100
，得到相电流增量的百分值，即为相电流增量的不平衡度
d
：
[0010]d
＝
[max(
Δ
Ii)
‑
mid(
Δ
Ii)]/max(
Δ
Ii)
×
100
[0011]将不平衡度
d
与设定的阈值
Dset
比较，若
d<Dset
，则为非界内故障；若
d≥Dset
，则为界内接地故障，电流矢量增量最大的那一相即为接地相别
。
[0012]更进一步的，所述高越限设定值
I0H_set
根据装置采样精度和系统状况设置，一般设定大于正常状态下的零序电流值；所述阈值
Dset
大于三相负荷不平衡的
25
％，一般设为
30
％以上
。
[0013]本专利技术采取的技术方案之二是：一种基于线路三相电流变化的单相接地判断保护装置，所述判断保护装置用于实现上述方案中所述的方法，所述判断保护装置包括微机测控装置和三相电流互感器，所述微机测控装置包括电流采样模块
、
单片机和继电器输出控制模块；所述三相电流互感器用于实时监控线路的三相电流并将监测信号发送给微机测控装置
。
[0014]进一步的，所述电流采样模块将模拟量信号经过
AD
转换成数字信号输出到单片机，单片机的控制输出端与继电器输出控制模块的输入端相连，单片机对各相电流进行采样
、
计算处理和判断，当判别到线路三相电流变化符合界内单相接地故障判据时，驱动继电器输出控制节点对界内单相接地故障线路开出跳闸保护动作和告警信号
。
[0015]进一步的，所述判断保护装置还包括零序电流互感器，所述零序电流互感器用于实时监控线路的零序电流并将监测信号发送给微机测控装置
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法，其特征在于：当判断到线路三相电流变化超过设定值时，利用矢量运算得到三相电流的增量，将增量最大值与增量中间值相减的差值
、
再除以增量最大值，获得不平衡度，如果不平衡度大于设定阈值，则判断线路三相电流测量端的后端位置发生了界内单相接地故障，接地相别为电流增量最大的那一相
。2.
根据权利要求1所述的基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法，其特征在于：
(1)
当系统上电后，启用三相电流合成零序电流
I0
，若
I0
小于高越限设定值
I0H_set
，则判断为正常运行状态，同时更新三相正常电流
IA_normal、IB_normal、IC_normal
的幅值
、
相位和计算的采样点位置信息；
(2)
如果零序电流
I0
大于高越限设定值
I0H_set
，则判断为非正常运行状态，进入单相接地故障判断
。3.
根据权利要求2所述的基于线路三相电流变化的单相接地判断保护方法，其特征在于，所述单相接地故障判断步骤为：首先对齐采样点位置，修正当前电流的相位值，使得当前电流的采样计算位置与记录的正常运行时刻的电流相差
N
个周期，其中
N
为正整数；然后根据当前电流的幅值
、
相位与记录的正常运行时刻的电流相位做矢量相减运算，得到矢量相减后的模，即为三相电流的增量
Δ
Ii
，其中
i
为
A、B
或
C
；再将增量最大值减去增量中间值，除以增量最大值，乘以
100
，得到相电流增量的百分值，即为相电流增量的不平衡度
d
：
d
＝
[max(

【专利技术属性】
技术研发人员：李智玲，李智博，徐肃，孙嘉宁，刘轶，马可，李航，韦炜，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司包头供电分公司，
类型：发明
国别省市：