基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法，属于配电网继电保护领域。对于小电阻接地方式配电网，单相接地故障时无论过渡电阻多大，故障线路零序电流与健全线路零序电流在中性点零序电流上的投影系数差异很大，因此可利用此故障特征构成接地保护。本发明专利技术给出了零序电流投影系数的计算方法以及各参数定值的整定原则。本发明专利技术在保证低阻接地和金属性接地故障时保护具有良好的选择性与可靠性的同时，解决了小电阻接地系统高阻接地故障保护可靠性的问题，有着广泛的实际应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法
本专利技术涉及配电网继电保护领域，具体是一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法。
技术介绍
随着城市化建设的推进，电力电缆在配电网络的应用规模日益扩大，系统电容电流亦逐渐增大。相对于谐振接地系统，小电阻接地方式在过电压抑制方面具有优势，加之接地故障特征量突出，易于实现继电保护配合，近年来，在城市配电网的新建及改造工程中逐步推广实施。但不同于小电流接地系统，小电阻接地系统发生单相接地故障后要求立即切除故障，而目前我国小电阻接地系统，现场基本均采用定时限零序过电流保护作为接地保护，其整定原则为躲开本线路的对地电容电流，以防止其他线路发生接地故障时误动，因此，其动作电流的定值需要设置一定阈值。我国10kV小电阻接地配电网零序过电流保护的电流定值一般为40～60A，最大只能检测85～135Ω左右的接地电阻，原理上无法适应高阻接地的保护要求。国内外关于小电阻接地系统的高阻接地故障保护已有一定研究，上海电力公司提出一种新的用于中性点经小电阻接地系统的故障指示器判定逻辑，该逻辑通过对零序电流、电流最大值、电流突变量和低电压的综合判断实现故障识别；中国石油大学(华东)提出了电压比率制动的方法，根据零序电压大小产生成比例的电流制动量，自适应调整零序过电流保护定值，保证了区内发生高阻接地故障时保护能够可靠动作，同时区外发生任何故障时保护可靠不误动，兼顾了低阻接地故障保护的灵敏性和高阻接地故障保护的可靠性；清华大学研究了故障点电弧的变化特性，提出一种基于零序电流畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法；还有根据固体介质电击穿原理，建立了高阻故障电弧模型，通过低通滤波器和最小二乘法线性拟合，根据故障出线故障相的伏安特性和健全出线、故障出线故障相的差异，提出了基于故障电阻非线性识别的故障检测方法。此外，国外学者提出的利用信号的多分辨率，分析所产生的一系列小波系数的绝对值，在此基础上，基于人工智能算法，随机性检测系统等高阻故障检测方法对于研究小电阻接地系统高阻接地保护方法也提供了一定的思路。但目前关于小电阻接地系统故障保护的研究仍然存在一定不足，尤其在系统发生高阻接地故障时现有保护方法的灵敏度依然不高。对于小电阻接地系统，其接地故障时健全线路和故障线路的工频零序电流分布特征明显。本专利利用出线零序电流在中性点零序电流上投影系数的差异，提出一种小电阻接地系统接地故障保护方法，可显著提高高阻接地时的保护灵敏度。为小电阻接地系统接地故障保护研究提供一个全新的思路，有着广泛的工业级推广应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决小电阻接地系统中馈线发生接地故障时的保护问题，重点是提高高阻接地保护的灵敏性，提出一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法。本专利技术采用的技术方案为：一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法，包括如下步骤：a.接地保护装置采集各自线路零序电流I0i及中性点接地电阻零序电流IRN；b.设置保护的启动电流定值IS、直接动作电流定值Iset以及投影系数整定值ρset，且设置IS<Iset；c.出线零序电流I0i超过保护的启动电流定值IS时，则该出线保护启动；d.出线零序电流I0i超过保护的直接动作电流定值Iset时，则直接判定发生区内接地故障，控制相应断路器跳闸；e.若出线零序电流I0i满足IS<I0i<Iset，根据下式计算出线零序电流I0i在中性点零序电流IRN上的投影系数ρ0i：若ρ0i≥ρset，则判定为区内故障，控制相应断路器跳闸，若ρ0i＜ρset则判定为区外故障，保护返回不动作。进一步的，步骤b中IS设定为3～10A，Iset取值为40A～60A，投影系数整定值ρset满足Krelmax{ρhi}＜ρset＜ρf/Krel，其中Krel为可靠性系数，ρhi为考虑零序TA相位测量误差后健全线路零序电流在中性点零序电流上的投影系数，且ρf为考虑零序TA相位测量误差后故障线路零序电流在中性点零序电流上的投影系数，且其中，ω为工频角频率，RN为中性点接地电阻，C0i为单条线路对地零序电容，为零序TA相位测量误差的最大值，C0∑H为健全线路对地零序电容之和。与现有技术相比本专利技术的有益效果为：相比于传统定时限零序过电流保护，本专利技术算法理论上可检测任意接地过渡电阻的接地故障，但综合考虑系统最大不平衡零序电流和零序电流互感器的线性范围及测量误差，启动电流无法设置过低，将IS设为3A时(定值越低对零序TA的精度要求越高)，可可靠保护高达1500Ω的高阻接地故障，并在金属性接地及低阻接地故障时有很好的选择性；相比于零序功率方向保护方法高阻接地时电压电流极性校验困难、零序电压比率制动的零序过电流保护法在高阻接地时测得的零序电压误差较大等技术瓶颈，本专利技术无需检测故障时的零序电压信息，只需再检测中性点零序电流，高阻接地时保护灵敏度较高，工程实用性较好；相比于基于谐波、伏安特性畸变的方法，本专利技术在线性电阻、非线性电阻接地时均可适用，应用范围广，应用前景较好。附图说明图1为本专利技术基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护算法的流示意图；图2为典型10kV小电阻接地系统接地故障模型；图3为小电阻接地系统单相接地故障零序等效网络；图4(a)-图4(c)分别为过渡电阻分别为10Ω、100Ω、1500Ω出线接地时的零序电流投影分量仿真波形；图5(a)-图5(b)为过渡电阻分别为10Ω、1500Ω母线接地时的零序电流投影分量仿真波形。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，本专利技术提供一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法，包括如下步骤：a.接地保护装置采集各自线路零序电流I0i及中性点接地电阻零序电流b.设置保护的启动电流定值IS、直接动作电流定值Iset以及投影系数整定值ρset，且设置IS<Iset；c.出线零序电流I0i超过保护的启动电流定值IS时，则该出线保护启动；d.出线零序电流I0i超过保护的直接动作电流定值Iset时，则直接判定发生区内接地故障，控制相应断路器跳闸；e.若出线零序电流I0i满足IS<I0i<Iset，根据下式计算出线零序电流I0i在中性点零序电流上的投影系数ρ0i：若ρ0i≥ρset，则判定为区内故障，控制相应断路器跳闸，若ρ0i＜ρset则判定为区外故障，保护返回不动作。上述方案中：启动电流整定值IS、直接动作电流定值Iset以及投影系数整定值ρset的整定原则应保证系统正常运行时保护不误动，高阻接地时，保护的灵敏度系数不低于1.2。具体分析如下：步骤b中启动电流定值IS的设定，综合考虑10kV系统不对称运行工况、零序电流互感器的线性范围和测量误差以及满足系统的耐高阻能力的要求，可将IS设定为3～10A；步骤b中Iset的设定，可设为传统定时限零序电过电流保护的定值，Iset取值为40A～60A；步骤b中投影系数整定值ρset的设定，须躲过故障线路零序电流在中性点零序电流上的投影系数，但高于健全线路零序电流在中性点零序电流上的投影系数，由各出线零序电流在中性点零序电流上的投影分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法，其特征在于包括如下步骤：a.接地保护装置采集各自线路零序电流I0i及中性点接地电阻零序电流

【技术特征摘要】
1.一种基于零序电流投影系数的小电阻接地系统接地保护方法，其特征在于包括如下步骤：a.接地保护装置采集各自线路零序电流I0i及中性点接地电阻零序电流b.设置保护的启动电流定值IS、直接动作电流定值Iset以及投影系数整定值ρset，且设置IS<Iset；c.出线零序电流I0i超过保护的启动电流定值IS时，则该出线保护启动；d.出线零序电流I0i超过保护的直接动作电流定值Iset时，则直接判定发生区内接地故障，控制相应断路器跳闸；e.若出线零序电流I0i满足IS<I0i<Iset，根据下式计算出线零序电流I0i在中性点零序电流上的投影系数ρ0i：若ρ0i≥ρset，则判定为区内故...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，沈煜，薛永端，汪洋，周志强，金鑫，杨志淳，雷杨，康兵，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：湖北,42