一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法技术方案

本发明专利技术公开了一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：馈线采用高精度准零磁通电流互感器线性变换一次侧零序电流，跟踪采集每条馈线上的不平衡电容电流ik.bp，自动设定每条馈线的启动阈值Ik.dz＝K0Ik.bp；S2：在t0时刻，|ik|>Ik.dz的情况下，获取t0时刻n条馈线零序电流瞬间点ik.0，若n条馈线中每条馈线上的ik.0存在唯一符号者，其余线路零序电流瞬间点符号与之相反，则判定唯一符号者为接地故障线路；若n条馈线中每条馈线上所有零序电流瞬间点ik.0符号相同，即不存在瞬间点唯一符号者，则判定母线接地故障。本发明专利技术采用无时域、无频域、无“时针效应”的始端电流瞬间点的特定特征，利用电流越限瞬间点的符号的单一判据判定接地故障线路，判断方法简单可靠。

A Line Selection Method for Single-Phase Grounding Fault in Small Current Grounding System

The invention discloses a line selection method for single-phase grounding fault of small current grounding system, which is characterized by steps: S1: feeder adopts high precision quasi-zero flux current transformer to linearly transform primary side zero-sequence current, tracks and collects unbalanced capacitive current ik.bp on each feeder, automatically sets starting threshold Ik.dz=K0Ik.bp for each feeder; S2: at t0 time; In the case of | IK | > Ik.dz, the instantaneous zero-sequence current point ik.0 of N feeders at time t0 is obtained. If there is a unique symbol in ik.0 of each feeder in n feeders and the instantaneous point symbol of zero-sequence current of the other feeders is the opposite, the only symbol is determined to be the grounding fault line. If the instantaneous point ik.0 symbol of all zero-sequence current points in n feeders is the same, there is no instantaneous point uniqueness. If the symbol is used, the bus grounding fault will be determined. The invention adopts the specific characteristics of the instantaneous point of the starting and ending current without time domain, frequency domain and \clockwise effect\, and uses a single criterion of the symbol of the instantaneous point of current exceeding the limit to determine the grounding fault line. The method is simple and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法
本专利技术涉及6～35KV中压配网系统中小电流单相接地选线故障判断
，具体涉及一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法。
技术介绍
我国35kV及以下配网系统中性点均采用小电流接地系统，包括中性点不接地、经高阻接地和经消弧线圈接地三种接地方式，后者已在我国电力系统上升到主导地位。随着自动跟踪补偿技术的提升，接地电流越来越小，接地故障自动清除功能显出独特的优势，不影响对用户的连续供电，提高了供电可靠性。与此同时，单相接地故障特征越来越不明显，与之配套的接地选线装置的正确动作率越来越低，给变电站接地选线及配网自动化的故障定位造成很大的困难。世纪初，统计到80～90％的接地选线装置退出运行。二、三十年来，国内接地选线判据的研究掀起热潮，截至今日，动作判据有百余多种，涉及领域之广前所未有。目前以多种判据的“综合选线”法结束暂告一段落，也是制造厂的唯一选择。尽管如此，误选、漏选仍旧无法避免。有些地区干脆采用中性点经低电阻接地方式，人为降低系统零序阻抗，增大接地电流，改用零序保护跳闸来替代接地选线。一方面降低了供电可靠性，另一方面，更加重了无法克服的继电保护盲区和安全隐患。接地选线从电气量判据可分类三大类：暂态分量法、稳态分量法和信号注入法，而运算方法数不胜数。高过渡电阻接地故障电气量微弱，任何判据无能为力。研究机构及接地选线专业制造厂声称本装置动作正确率高达95％以上，仅指少量的数十安金属性接地及十数安的低过渡电阻接地，没有将经高过渡电阻接地故障统计在内，这样的正确动作率并无实际价值。小电流接地系统的接地选线(或定位)已经成为今日配网自动化的技术瓶颈，是不争的事实。2004年国家电网公司《10kV～66kV消弧线圈装置技术标准》出台，第“2.4.5.2”条的规定，消弧线圈接地系统的最大残流不超过5A，是指金属性接地故障。按照2004年～2016年相继颁布了电力行业标准《小接地电流系统单相接地保护装置》(DL/T872—2004)及《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术条件》(DL/T872-2016)规定，接地选线的最小工作电压为全电压的20％，此时最大残流仅有1A，折算到过渡电阻约5.7kΩ。运行表明，至今国内无一研究机构能突破该项指标。国内所有接地选线生产厂使用的三种系列(暂态分量法、稳态分量法和信号注入法)判据，都是利用故障时段出现的零序电压、电流波形特征进行运算，然后输出选线结果或发出调档指令，继续进行选线运算。实际上，线路出现接地故障时，零序电压u0与零序电流i0不是同时达到某阈值。依据换路定律，电容两端的u0不能突变，其暂态表达式衰减幅值和衰减时间均受过渡电阻制约，过渡电阻较大时，上升到触发阈值时需要数个周波。而接地电流可以突变，接地瞬间最大，衰减方向与u0相反，始端电流近似表达式i0≈I′0.msin(ωt+ψ)，所以，零序电压超过阈值再启动判据时往往已经失掉最有效的始端波形。实际上，微小零序电流和零序电压均受“时针效应”影响，其幅值、相位已经模糊不清，凡是与微弱电流、电压有关的判据都有可能造成漏判或误判。利用暂态分量实现选线的理论基础是基于接地故障出现在电压峰值附近的假设，且认定接地瞬间过渡电阻满足权威专著将与无限长均匀线的波阻抗等值[1～3]，架空线路参数波阻取250～500Ω，由此推出接地故障瞬间产生的高幅值、高频率的衰减振荡电流比稳态值大几倍乃至几十倍，暂态特征可以保证暂态判据的正确选线。由于上述理论的诱导，误认为单相接地时一定会产生所推导出的暂态波形。误区如下：一段母线上通常有十数条馈线，每条馈线上一定有数个分支点，分支点再引出分支线(包括电缆线路)，配电线路馈线呈树枝状；变电站母线上连接着高压变压器，馈线干线、支线、开闭所上分散着数十乃至上百台配电变压器，每台变压器的入口电容约数百～数千微微法。L、C均是集中参数，与高压线路无限长均匀线特征无共同之处，不能用均匀线无限长分布参数L0、C0等值。电缆线路的只有数欧姆，混合线路的参数不确定因素太多，更难确定。实际上，配网接地故障暂态方程中的判别式只有数欧姆～十数欧姆。综上所述，理论上认定绝大多数接地故障不满足判别式不会存在高幅值的暂态衰减振荡电流。当过渡电阻把u0降低到规程规定的20％相电压必须正确动作时，i0早已不存在暂态分量，各种暂态判据自然失效。某电力科学研究院对国内知名接地选线生产厂的各种判据的10套接地选线装置，在现场永久性接地试验，对于5kΩ过渡电阻接地故障均选线失败，实践证实了行业公认的“综合判据“对高过渡电阻无效。多个权威研究机构早已认定：“理论和实践都表明，没有一种选线方法能够保证对所有的故障类型都有效，每种选线方法都有一定的适用范围，也都有各自的局限性。”“存在这样一些故障信号，使得找不到一种选线方法能够对一些故障之一做出充分可靠的判断”。小电流接地系统接地选线是电力企业一项重要的实用技术，考虑到目前选线的技术水平，原版和修订版的电力行业标准《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术条件》(DL/T872-2016)允许针对小电流接地系统中的三种不同的接地方式(不接地系统、消弧线圈接地系统和高电阻接地系统)，采用不同原理的多种判据选线。专利技术专利公开号104614642B，授权日期2018-5-25，公开的一种小电流接地选线方法，利用零序电流和零序电压启动，将第一次预选接地线路跳闸，再观察零序电压是否消失，如果没有消失，说明是本装置误动，将误跳线路开关合闸供电，进行第二次选线补救。该专利技术展示了：1)装置将误选纳入选线纠正判据，说明“综合判据”已经失败；2)第一次选线误动，第二次选线误动概率更大，因为任何判据一定首选接地信息最丰富的馈线，装置最灵敏，因此，误动不再有补救成功的可能，再延续n次，只能是n倍误动。这种自动装置只是将传统的人工“推拉试验”该换成“自动推拉试验”，背离了接地选线技术的初衷。专利技术专利公开号1054251098，授权日期2018-7-27,公开的一种能够提高准确率的小电流接地系统单相接地选线方法。利用零序电压启动选线运算，对故障后第五个周波的零序电压与零序电流进行傅立叶变换，得到零序电压与各路出线零序电流基波的幅值和相角。问题：a)小于五个周波(100ms)的瞬时故障或间歇电弧故障大量存在，不具备判据所需的初始条件；b)高过渡电阻接地时，无论零序电压还是零序电流都无法避免“时针效应”的干扰，误选、漏选的根本原因没有解决。c)若是消弧线圈接地系统，故障线路与健全线路的幅值和相位角不具备明显差异，健全线路零序电流幅值大于接地故障线路电流幅值十分常见。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提供了一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法，不区分中性点不接地、经消弧线圈接地及高阻接地方系统，单一判据，方法简单、准确、灵敏度高。本专利技术的技术方案为：一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：采用高精度准零磁通电流互感器线性变换每条馈线上的一次侧零序电流，并跟踪采集每条馈线上的不平衡电容电流ik.bp，设定每条馈线的启动阈值Ik.dz＝K0Ik.bp，其中，k＝1,2,……,n，n为馈线条数，K0为可靠系数，取1.5～3.0；S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：采用高精度准零磁通电流互感器线性变换每条馈线上的一次侧零序电流，并跟踪采集每条馈线上的不平衡电容电流ik.bp，设定每条馈线的启动阈值Ik.dz＝K0Ik.bp，其中，k＝1,2,……,n，n为馈线条数，K0为可靠系数，取1.5～3.0；S2：在t0时刻，|ik.0|>Ik.dz的情况下，获取t0时刻n条馈线零序电流瞬间点ik.0，若n条馈线中每条馈线上的零序电流瞬间点ik.0存在唯一符号者，其余线路符号与之相反，则判定唯一符号者为接地故障线路，其中，ik.0表示电流在t0时刻瞬间点的幅值，k＝1,2,……,n，n为馈线条数；若n条馈线中每条馈线上所有零序电流瞬间点ik.0符号相同，即不存在瞬间点唯一符号者，则判定母线接地故障。

【技术特征摘要】
1.一种小电流接地系统单相接地故障的选线方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1：采用高精度准零磁通电流互感器线性变换每条馈线上的一次侧零序电流，并跟踪采集每条馈线上的不平衡电容电流ik.bp，设定每条馈线的启动阈值Ik.dz＝K0Ik.bp，其中，k＝1,2,……,n，n为馈线条数，K0为可靠系数，取1.5～3.0；S2：在t0时刻，|ik.0|>Ik.dz的情况下，获取t0时刻n条馈线零序电流瞬间点ik.0，若n条馈线中每条馈线上的零序电流瞬间点ik.0存在唯一符号者，其余线路符号与之相反，则判定唯一符号者为接地故障线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振旗，刘军生，
申请(专利权)人：华电银河科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44