專利名稱：小電流接地系統中一種新型故障選線方法
技術領域：
本發明涉及一種小電流接地的電力系統中的故障選線方法，屬于繼電保護技術的
應用領域。
背景技術：
發電機或變壓器星形連接的結點稱為電力系統的中性點。小電流接地系統是指系 統中的中性點不直接接地的運行方式。不直接接地的運行方式主要有兩種。其中的一種方 式是中性點不接地(中性點絕緣)；另外一種方式是指中性點經消弧線圈接地或經電阻接 地(非有效接地)。小電流接地系統中最常見的故障是單相接地。發生單相接地故障時接 地電流較小，不形成短路回路，且此時的供電電壓仍能保證線電壓的對稱性，所以電力系統 安全運行規程規定發生單相接地故障后可繼續運行2小時。但整個系統非故障相對地電壓 最大可升高至正常時相電壓的V^倍，若不及時處理，極易發展成兩相短路，使故障擴大，所 以必須及時找到故障線路并予以切除。 小電流接地系統中發生單相接地故障時，凡是對地有電容的線路都將有零序電流 流過。但由于零序電流較小，又有很大的分散性，所以選擇接地線路具有一定困難；如果系 統中接有消弧線圈則要正確選出接地線路困難更大。在傳統的小電流接地選線方式中，雖 然所采用的實現選線的方式很多，但大都只采用單一的故障選線方法，不能根據發生接地 故障時的綜合信息進行故障判別降低了故障線路選擇的準確性，因此存在故障選線準確率 低的問題。
發明內容
為解決現有技術中存在故障選線準確率低的問題，本發明提供了小電流接地系統
中一種新型故障選線方法，其所采取的技術方案為 該方法包括以下步驟 (1)故障選線邏輯的啟動步驟 ①實時監測母線上的零序電壓和相電壓，判別零序電壓的瞬時值是否大于零序電
壓的整定值，當零序電壓的瞬時值超過零序電壓的整定值時，進行步驟②的判別； ②判別相鄰兩周波的零序電壓變化量的值是否大于零序電壓變化量的整定值，當
零序電壓變化量的值大于零序電壓變化量的整定值時，進行步驟③的判別； ③判別健全相的電壓值是否大于固定門檻電壓值，當健全相的電壓值大于固定門
檻電壓值時，判別為接地故障并且啟動故障選線邏輯； (2)當小電流接地系統未接有消弧線圈時的故障選線步驟 ①實時監測母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將所有零序基波電 流進行幅值比較，選出三個幅值最大的零序基波電流，按幅值從大到小的順序分別記為
IlO-l 、Il0-2 、Il0-3 ; ②對選出的三個零序基波電流進行相位比較，選出其中一個電流方向與其它兩個不同的零序基波電流，則該零序基波電流所在的線路為故障線路； ③當三個零序基波電流中U勺幅值遠大于U勺幅值時，若i^或U勺相位滯后 于母線上零序電壓的相位，則判定inM或iu)々所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障 線路； (3)當小電流接地系統接有消弧線圈時的故障選線步驟 ①實時監測母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將所有零序五次 諧波電流進行幅值比較，選出三個幅值最大的零序五次諧波電流，按幅值從大到小的順序
分別記為i5。.、i5。.2 、 i5。.3; ②對選出的三個零序五次諧波電流進行相位比較，選出其中一個電流方向與其它 兩個不同的零序五次諧波電流，則該零序五次諧波電流所在的線路為故障線路； ③當三個零序五次諧波電流中i^的幅值遠大于i^的幅值時，若i^和i^的電流
方向相反，則判定"CM所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路。 所述步驟(1)中零序電壓的整定值設定為額定相電壓幅值的20%，固定門檻電壓
值設定為額定相電壓幅值的1. 1倍。 本發明通過檢測系統母線上的零序電壓及相電壓來判別是否發生接地故障，如果 發生接地故障，則根據發生單相接地故障時系統中是否有消弧線圈，從而引發零序基波及 零序五次諧波電流的不同特點，來確定采用不同的故障選線方法判定接地的故障線路，再 結合一些輔助的選線判據，進行綜合的判別，從而準確選出故障線路，克服了小電流接地系 統中，故障選線準確率低的問題。 本發明具有方法步驟合理、故障選線準確率高、操作應用方便的特點。
附圖1是本發明的電壓啟動邏輯圖； 附圖2是本發明中基于零序基波電流和輔助判據的綜合選線邏輯圖；
附圖3是本發明中基于零序五次諧波電流和輔助判據的綜合選線邏輯圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述 應用該故障選線方法首先需要采集各段母線上的零序電壓和相電壓，以及該段母 線所帶的所有出線上的零序電流，以上實時數值的采集是通過山東泰開自動化有限公司研 制的FBZ-3200小電流接地選線裝置完成的。從該裝置的CT(電流互感器)/PT(電壓互感 器)所輸入的模擬量信號通過濾波電路進入AD轉換器，以每周24點的采樣頻率來實現所 需各模擬量的采集。 該故障選線方法包括以下方法步驟
(1)故障選線邏輯的啟動 如圖l所示，在故障選線邏輯的啟動中采用的是電壓啟動方式。因為在一般的變 電所內均配備三相PT (電壓互感器)或者專用的零序PT (電壓互感器)，所以第一步是判別 實時檢測的零序電壓的瞬時值U0是否超過零序電壓啟動的整定值U0zd，當實時的零序電壓U0超過零序電壓整定值UOzd時，則記錄故障前后的數據，進行接地故障的檢測，零序電 壓整定值U0zd—般設定為20X額定相電壓幅值。為了進一步消除三相不對稱度的影響，第 二步采用相鄰兩周波的零序電壓變化量AUO作為接地選線的啟動判據，如果AUO的值大 于零序電壓變化量的整定值AUOzd，則進行第三步的判別。因為在發生單相接地故障時，母 線上會產生零序電壓UO，而且此時故障相電壓顯著下降并且健全相電壓Ujq顯著上升；當 發生PT斷線故障時，也會產生顯著的零序電壓UO，但是此時健全相的電壓Ujq不會有明顯 的上升，據此第三步將健全相的電壓Ujq與固定門檻電壓Uzd進行比較，門檻電壓值一般設 定為1. 1倍的相電壓的額定值，這樣根據健全相的電壓Ujq是否大于固定門檻電壓Uzd就 可判別是發生接地故障還是發生PT斷線故障。如果以上三條判別條件均滿足則判別為接 地故障并且啟動故障選線邏輯。
(2)當小電流接地系統未接有消弧線圈時的故障選線步驟 如圖2所示，當五次諧波判別功能未投入時，則采用基于零序基波電流和輔助判 據構成的綜合判據進行故障線路的選擇，具體步驟為 ①實時監測各段母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將每段母線上所 有零序基波電流進行幅值比較，選出三個幅值最大的作為候選。三個幅值最大的零序基波
電流按幅值的從大到小的順序分別記為iltu、 i1Q.2、 i1Q.3; ②在選出三個最大的零序基波電流的基礎上，進行相位比較，選出一個零序基波 電流方向與其他兩個不同的，該零序基波電流所在的線路就是故障線路； ③如果在上面選出的三個零序基波電流中U勺值遠大于i自的值，則認為i^太 小可以忽略。此時則利用零序電壓G。與iuM或者iH^的相位關系所構成的輔助判據進行故障 線路判別。該輔助判據為若i飼或者i飼滯后于^ ，則iKM或者i,。—2所對應的線路接地，否則
為母線故障。
(3)當小電流接地系統接有消弧線圈時的故障選線步驟 如圖3所示，當五次諧波判別功能投入時，則采用基于零序五次諧波電流和輔助 判據所構成的綜合判據進行故障線路的選擇，具體步驟為 ①實時監測各段母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將每段母線 所有零序五次諧波電流進行幅值比較，選出三個幅值最大的作為候選。三個幅值最大的諧
波電流按幅值的從大到小的順序分別記為i5(H、 i5。.2、 i5。.3; ②在選出三個最大的零序諧波電流的基礎上，進行相位比較，選出一個諧波電流 方向與其他兩個不同的零序五次諧波電流來，該零序五次諧波電流所在的線路就是故障線 路； 如果在上面選出的三個零序五次諧波電流中15().2遠大于15。.3，則認為、.3太小可
以忽略。此時根據前兩個較大的零序五次諧波電流i5(H和i^2的相對相位進行判斷，如果/。i
和4的方向相反，則認為幅值較大的i^對應的線路為故障線路。如果i^和U勺方向相
同，則認為是母線故障。
權利要求
小電流接地系統中一種新型故障選線方法，其特征在于包括以下方法步驟(1)故障選線邏輯的啟動步驟①實時監測母線上的零序電壓和相電壓，判別零序電壓的瞬時值是否大于零序電壓的整定值，當零序電壓的瞬時值超過零序電壓的整定值時，進行步驟②的判別；②判別相鄰兩周波的零序電壓變化量的值是否大于零序電壓變化量的整定值，當零序電壓變化量的值大于零序電壓變化量的整定值時，進行步驟③的判別；③判別健全相的電壓值是否大于固定門檻電壓值，當健全相的電壓值大于固定門檻電壓值時，判別為接地故障并且啟動故障選線邏輯；(2)當小電流接地系統未接有消弧線圈時的故障選線步驟①實時監測母線所帶出線上的零序基波電流的相位及幅值，將所有零序基波電流進行幅值比較，選出三個幅值最大的零序基波電流，按幅值從大到小的順序分別記為i10-1、i1o-2、i10-3；②對選出的三個零序基波電流進行相位比較，選出其中一個電流方向與其它兩個不同的零序基波電流，則該零序基波電流所在的線路為故障線路；③當三個零序基波電流中i10-2的幅值遠大于i10-3的幅值時，若i10-1或i10-2的相位滯后于母線上零序電壓的相位，則判定i10-1或i10-2所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路；(3)當小電流接地系統接有消弧線圈時的故障選線步驟①實時監測母線所帶出線上的零序五次諧波電流的相位及幅值，將所有零序五次諧波電流進行幅值比較，選出三個幅值最大的零序五次諧波電流，按幅值從大到小的順序分別記為i50-1、i50-2、i50-3；②對選出的三個零序五次諧波電流進行相位比較，選出其中一個電流方向與其它兩個不同的零序五次諧波電流，則該零序五次諧波電流所在的線路為故障線路；③當三個零序五次諧波電流中i50-2的幅值遠大于i50-3的幅值時，若i50-1和i50-2的電流方向相反，則判定i50-1所在的線路為故障線路，否則判定母線為故障線路。
2. 根據權利要求1所述的小電流接地系統中一種新型故障選線方法，其特征在于所 述步驟(1)中零序電壓的整定值設定為額定相電壓幅值的20%，固定門檻電壓值設定為額 定相電壓幅值的1. 1倍。
全文摘要
本發明公開了小電流接地系統中一種新型的故障選線方法，通過檢測系統母線上的零序電壓及相電壓來判別是否發生接地故障，如果發生接地故障，則根據發生單相接地故障時系統中是否有消弧線圈，從而引發零序基波及零序五次諧波電流的不同特點，來確定采用不同的故障選線方法判定接地的故障線路，再結合一些輔助的選線判據，進行綜合的判別，從而準確選出故障線路，克服了小電流接地系統中，故障選線準確率低的問題。本發明具有方法步驟合理、故障選線準確率高、操作應用方便的特點。
文檔編號G01R31/08GK101701998SQ20091023043
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者吳士洪, 姚繼濱, 宋春暉, 郭兆靜 申請人:山東泰開自動化有限公司