一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法技术

本发明专利技术涉及配网继电保护的技术领域，更具体地，涉及一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，以故障线路的零序电压工频有效值与零序电流工频有效值之比远小于非故障线路为依据，通过采集母线的零序电压以及馈线的零序电流，计算线路的零序电压工频有效值与零序电流工频有效值的比值，再根据此比值的大小判断线路是否发生单相接地故障。本发明专利技术能够对故障线路和非故障线路进行正确判断，受过渡电阻的影响较小，对于线性故障电阻和非线性故障电阻均具有良好的适用性，不受互感器的极性影响；能够提高保护对单相经高阻接地故障的灵敏性，提高配网的安全稳定性以及降低由高阻接地故障所引发的安全事故的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法
本专利技术涉及配网继电保护的
，更具体地，涉及一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法。
技术介绍
与中性点不接地方式以及经消弧线圈接地方式相比，中性点经小电阻接地方式更加适用于以电缆线路为主的大中型城市配网，其具有有效地限制各种过电压以及快速切除故障线路等优点，在大中型城市配网中得到广泛的应用。配网馈线所处的环境复杂，单相经高阻接地故障时常发生，其主要原因包括有架空线路断线、树枝挂碰、绝缘子或避雷器老化及被击穿、电缆绝缘受潮等，特别是电缆沟的环境恶劣，再加上南方的降雨量大，电缆绝缘受潮现象经常发生。同时，掉地的架空线路会产生较高的跨步电压，高阻故障所伴随的电弧会产生高温，这些都将对周围的行人造成巨大的生命威胁。目前广泛应用于小电阻接地系统的零序电流阶段式保护方案虽然要求其对单相经过渡电阻接地故障具有一定的灵敏性，但是由于需要躲过区外故障时本线路的对地电容电流，其保护定值设置较高，对高阻接地故障的灵敏度很低，无法满足高阻接地故障的需求；也有部分变电站采用零序方向保护方案，但是由于互感器的极性校验困难，再加上故障线路的零序功率方向与非故障线路只相差了90度左右，在电流较小时容易产生较大的计算误差，导致误判。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，利用故障线路和非故障线路的零序电压有效值与零序电流有效值之比存在明显差异的特点，计算线路的零序电压有效值与零序电流有效值之比，并通过此比值的大小判断线路是否发生单相接地故障，从而提高保护对高阻接地故障的灵敏度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，包括以下步骤：S1.赋初值给保护动作整定值Zact、零序电流最大不平衡值I0.unb以及零序电压下限值U0.lim；S2.采集并计算出馈线零序电流的工频有效值I0以及母线零序电压的工频有效值U0；S3.比较判断是否满足I0>I0.unb，若满足，则转步骤S4；若不满足，则返回步骤S2；S4.比较判断是否满足U0>U0.lim，若满足，则转步骤S5；若不满足，则返回步骤S2；S5.根据公式Z＝I0/U0×103计算馈线的等效导纳值；S6.比较判断是否满足Z<Zact，若满足，则转步骤S7；若不满足，则返回步骤S2；S7.发出高阻接地故障警报或者跳闸命令。本专利技术的基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，能够对故障线路和非故障线路进行正确判断，受过渡电阻的影响较小，且对于线性故障电阻和非线性故障电阻均具有良好的适用性，不受互感器的极性影响。另外，本专利技术只需在传统采集零序电流信号的基础上，增加零序电压信号的采集和处理，易于工程实现。本专利技术能够提高保护对单相经高阻接地故障的灵敏性，提高配网的安全稳定性以及降低由高阻接地故障所引发的安全事故的概率。优选地，步骤S1中的零序电流最大不平衡值I0.unb取值范围为1.2A～2A，零序电压下限值U0.lim的取值范围为55V～65V，所述保护动作整定值Zact的取值范围为54～60。零序电流最大不平衡值I0.unb需要考虑零序电流互感器可能出现的最大不平衡值，包括系统的不平衡度以及零序互感器本身的“零漂”程度；零序电压下限值U0.lim需要考虑正常运行时开口三角绕组电压的最大值；保护动作整定值Zact可以以接地小电阻的阻值并考虑一定的可靠系数进行估算。优选地，所述零序电流最大不平衡值I0.unb取值为1.4A，零序电压下限值U0.lim的取值为58V，所述保护动作整定值Zact取值为60。优选地，所述保护动作整定值Zact＝3Rg×krel，式中，Rg为接地小电阻的阻值，krel为可靠系数，取值范围为1.8～2。优选地，步骤S1中所述的零序电流最大不平衡值I0.unb由公式I0.unb＝1/3·(K+Pasy)·A计算，其中，K为线路的不对称度；Pasy为系统的不对称度；A为线路总对地电容电流。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术只需在传统采集零序电流信号的基础上，增加零序电压信号的采集和处理，易于工程实现。(2)本专利技术受过渡电阻的影响很小，可以提高保护对单相经高阻接地故障的灵敏性，从而提高配网的安全稳定性以及降低由高阻接地故障所引发的安全事故的概率。(3)本专利技术能够对故障线路和非故障线路进行正确判断，受过渡电阻的影响较小，且对于线性故障电阻和非线性故障电阻均具有良好的适用性，不受互感器的极性影响。附图说明图1为基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法的流程图。图2为实施例一的10kV小电阻接地系统的一次接线图。图3为实施例二线路首端故障时的保护动作情况。图4为实施例二线路中点故障时的保护动作情况。图5为实施例二线路末端故障时的保护动作情况。图6为实施例二发生电弧故障时的保护动作情况。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。实施例一如图1所示为基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法的第一实施例，包括以下步骤：S1.赋初值给保护动作整定值Zact、零序电流最大不平衡值I0.unb以及零序电压下限值U0.lim；S2.采集并计算出馈线零序电流的工频有效值I0以及母线零序电压的工频有效值U0；S3.比较判断是否满足I0>I0.unb，若满足，则转步骤S4；若不满足，则返回步骤S2；S4.比较判断是否满足U0>U0.lim，若满足，则转步骤S5；若不满足，则返回步骤S2；S5.根据公式Z＝I0/U0×103计算馈线的等效导纳值；S6.比较判断是否满足Z<Zact，若满足，则转步骤S7；若不满足，则返回步骤S2；S7.发出高阻接地故障警报或者跳闸命令。其中，步骤S1中保护动作整定值Zact＝3Rg×krel，式中，Rg为接地小电阻的阻值，krel为可靠系数，取值范围为1.8～2；步骤S1中零序电流最大不平衡值I0.unb由公式I0.unb＝1/3·(K+Pasy)·A计算，其中，K为线路的不对称度；Pasy为系统的不对称度；A为线路总对地电容电流。经过以上步骤，本专利技术能够对故障线路和非故障线路进行正确判断，受过渡电阻的影响较小，且对于线性故障电阻和非线性故障电阻均具有良好的适用性，不受互感器的极性影响。实施例二本实施例为实施例一所述方法的应用实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.赋初值给保护动作整定值Zact、零序电流最大不平衡值I0.unb以及零序电压下限值U0.lim；S2.采集并计算出馈线零序电流的工频有效值I0以及母线零序电压的工频有效值U0；S3.比较判断是否满足I0>I0.unb，若满足，则转步骤S4；若不满足，则返回步骤S2；S4.比较判断是否满足U0>U0.lim，若满足，则转步骤S5；若不满足，则返回步骤S2；S5.根据公式Z＝I0/U0×103计算馈线的等效导纳值；S6.比较判断是否满足Z

【技术特征摘要】
1.一种基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.赋初值给保护动作整定值Zact、零序电流最大不平衡值I0.unb以及零序电压下限值U0.lim；S2.采集并计算出馈线零序电流的工频有效值I0以及母线零序电压的工频有效值U0；S3.比较判断是否满足I0>I0.unb，若满足，则转步骤S4；若不满足，则返回步骤S2；S4.比较判断是否满足U0>U0.lim，若满足，则转步骤S5；若不满足，则返回步骤S2；S5.根据公式Z＝I0/U0×103计算馈线的等效导纳值；S6.比较判断是否满足Z<Zact，若满足，则转步骤S7；若不满足，则返回步骤S2；S7.发出高阻接地故障警报或者跳闸命令。2.根据权利要求1所述的基于线路等效阻抗值的单相接地故障检测方法，其特征在于，步骤S1中的零序电流最大不平衡值I0.unb取值范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇志，梁国坚，谢幸生，严尹廷，杨晟，李垂有，洪毅文，周桂，张永挺，汤晓晖，蒋炯峰，朱翚，冯灿成，曲骅，陈年蔚，张勇，林永昌，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司中山供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44