一种基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法技术方案

一种小电阻接地系统单相接地故障保护方法，属于配电网继电保护领域。现有小电阻接地系统接地故障零序过流保护灵敏度较低，尤其在发生高阻接地故障时零序过电流保护定值过高，易拒动。本发明专利技术根据小电阻接地系统中各出线零序电流幅值相位信息的关系，通过集中式保护装置进行采集、比较，若其中一条出线零序电流幅值超过其他出线一确定倍数且相位超前其他出线一确定相位，判定为单相接地故障，否则为母线接地故障，集中式保护装置控制出线断路器或母线进线断路器动作，隔离故障，实现保护。本发明专利技术原理简单，可作为现有接地故障的后备保护，并可有效提高小电阻接地系统接地故障保护灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法
本专利技术属于电力系统配电线路继电保护领域。本专利技术涉及一应用小电阻接地系统的配电网发生单出线接地故障尤其是发生高阻接地故障的情况。
技术介绍
继电保护是配电网的基础支撑技术，对供电质量有着根本性的影响。国内对于小电阻接地系统故障保护的研究起步较晚，目前，小电阻接地系统主要应用于部分沿海发达城市。国内关于小电阻接地系统接地故障保护使用故障指示器判定逻辑、小波系数、卡尔曼滤波、零序电压比率制动、基于零序电流波形畸变凹凸性的小电阻接地系统高阻故障检测方法等方法来进行接地故障的识别，实现保护；国外有学者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，人工智能算法，随机性检测系统等方法用于高阻故障检测。但目前小电阻接地系统故障保护的研究仍然存在不足，尤其在系统发生高阻接地故障时现有保护灵敏性较低。针对此种现状研究一种能够较为快速可靠地实现线路保护的保护方法成为一种趋势，本专利技术针对小电阻接地系统单相接地故障，尤其是系统发生高阻接地故障时易拒动的问题，分析了各出线零序电流的幅值与相位特征，提出了一种依据各出线零序电流幅值和相位比较实现故障识别的保护方法。
技术实现思路
本专利技术拟解决的技术问题是：基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法。适用于集中式保护装置参与控制，断路器参与动作，针对小电阻接地系统单相接地故障保护尤其是对系统高阻接地故障实现故障保护。系统发生故障时，集中式保护装置采集各出线及中性点接地电阻零序电流信息，通过比较各出线零序电流幅值相位信息识别出故障线路，实现故障保护，减小故障危害。本专利技术解决技术问题采取的技术方案是：过去小电阻接地系统接地故障保护利用保护安装点本身信息进行故障识别，在低阻接地故障时可以有效实现保护，但在系统发生高阻接地故障时保护灵敏度不足，针对此种问题本专利技术提出通过比较各出线零序电流幅值大小以及相位关系进行故障识别，有效地解决了高阻接地故障时灵敏度不足的问题，具有很高的工程应用价值。具体方法为：集中式保护装置采集各出线及中性点接地电阻零序电流信息，存在出线或者中性点接地电阻零序电流幅值超过Iset(随现场实际情况不同可设置为0.5A-1.5A之间)保护启动，用保护启动后各出线零序电流采样值减去保护启动前各出线零序电流采样值所得的结果作为用于比较的出线零序电流，集中式保护装置比较各出线零序电流幅值信息，若不存在某条出线的零序电流幅值远远大于(10倍以上)其他任意出线时，认为发生母线接地故障，集中式保护装置控制母线处进线断路器动作，实现保护；如果存在某条出线的零序电流幅值远远大于其他任意出线，进一步对各出线相位进行比较，集中式保护装置选取零序电流幅值最大的三条及以上线路进行比较，若该条出线零序电流相位超前其他任意出线零序电流相位85°～110°时，认定此出线为故障线路，集中式保护装置控制该条出线的断路器动作，切除故障，实现故障保护；若比较各出线零序电流相位后发现各出线零序电流相位均相差在30°以内则认定此故障为母线接地故障，集中式保护装置控制母线处进线断路器动作，切除故障，实现故障保护。具体过程为：1、集中式保护装置采集零序电流。集中式保护装置采集各出线及中性点接地电阻零序电流。2、保护启动，集中式保护装置比较各出线及中性点接地电阻零序电流信息。存在出线或者中性点接地电阻零序电流大于Iset，保护启动。用保护启动后各出线零序电流采样值减去保护启动前各出线零序电流采样值所得的结果作为用于比较的出线零序电流，集中式保护装置比较各出线的零序电流幅值相位信息。3、集中式保护装置通过比较各出线的零序电流幅值信息及相位信息，识别故障线路，控制故障线路断路器或母线进线断路器动作实现故障保护。集中式保护装置比较各出线零序电流幅值，判定其中一条出线零序电流幅值是否远远大于其他所有出线零序电流幅值，若不存在判定为母线接地故障，集中式保护装置控制母线进线断路器动作，实现保护；若存在一条出线零序电流幅值远远大于其他任意出线零序电流幅值，集中式保护装置选取零序电流幅值最大的三条及以上线路进行相位比较，若该条出线超前其他任意出线相位85°～110°时，可判定此条线路为故障线路，集中式保护装置控制该线路的断路器进行动作实现保护；如果各条出线相位相差均在30°以内，则认为系统发生母线接地故障，集中式保护装置控制母线处进线断路器动作，实现保护。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法，针对小电阻接地系统发生单相接地故障尤其是高阻接地故障实现故障保护，该保护方法在系统发生金属性接地故障以及非金属性接地故障中均可使用，并且可以有效地区分出线接地故障还是母线接地故障，不受系统零序电压及零序电流的影响，有效地提高了接地故障保护的灵敏度及可靠性。附图说明附图1为基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法流程图。附图2为基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法小电阻接地系统单相接地故障零序等效网络。附图3为基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法小电阻接地系统母线接地故障零序等效网络。附图4为基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法相量分析示意图。附图5(a)(b)(c)分别为过渡电阻10Ω、150Ω、及1000Ω下基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法单相接地故障各出线零序电流波形图及仿真数据。附图6(a)(b)(c)分别为过渡电阻10Ω、150Ω、及1000Ω下基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法母线接地故障各出线零序电流波形图及仿真数据。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术拟用下述技术方案来实现：如附图1所示是基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法流程图。该系统具体工作流程如下：1)正常运行时系统工作流程系统正常运行时，各出线不存在零序电流或存在很小的不平衡零序电流，则集中式保护装置一直处于对各出线及中性点接地电阻零序电流的查询状态，直到存在出线或中性点接地电阻零序电流幅值超过Iset时，保护启动。2)故障时系统工作流程保护启动后，用保护启动后各出线零序电流采样值减去保护启动前各出线零序电流采样值所得的结果作为用于比较的出线零序电流，集中式保护装置比较各出线零序电流幅值信息，若不存在某条出线的零序电流幅值远远大于其他所有出线时，认为发生母线接地故障，集中式保护装置控制母线进线断路器动作，实现保护；如果存在某条出线零序电流幅值远远大于其他任意出线时，对各出线相位进行比较，集中式保护装置选取零序电流幅值最大的三条及以上出线进行比较，若该条出线零序电流相位超前其他任意出线零序电流相位85°～110°时，认定此出线为故障线路，集中式保护装置控制该条出线的断路器动作，切除故障，实现故障保护；若比较各出线零序电流相位后发现各出线零序电流相位均相差在30°以内则认定此故障为母线接地故障，集中式保护装置控制母线进线断路器动作，切除故障，实现故障保护。附图2为基于零序电流比较的小电阻接地系统单相接地故障保护新方法小电阻接地系统单相接地故障零序等效网络。结合附图2、附图3及附图4对此方法进行分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于小电阻接地方式配电系统的单相接地故障保护方法，可提高高阻接地故障时保护可靠性及灵敏度,保护的工作基本流程为：a.集中式保护装置采集各出线及中性点接地电阻零序电流；b.存在出线或者中性点接地电阻零序电流幅值超过Iset时保护启动；c.用保护启动后各出线零序电流采样值减去保护启动前各出线零序电流采样值所得的结果作为用于比较的出线零序电流，集中式保护装置比较各出线零序电流幅值与相位信息确定故障出线，并控制相应断路器跳闸；其特征在于：保护判据为：d.若不存在某条出线的零序电流幅值大于其他任意出线十倍以上时，认为发生母线接地故障；e.如果存在某条出线的零序电流幅值大于其他任意出线十倍以上时时，对各出线相位进行比较，集中式保护装置选取零序电流幅值最大的三条及以上线路进行比较，若该条出线零序电流相位超前其他出线零序电流相位85°～110°时，认定故障为单相接地故障；f.若比较各出线零序电流相位后发现各出线零序电流相位均相差在30°以内则认定此故障为母线接地故障。

【技术特征摘要】
1.一种适用于小电阻接地方式配电系统的单相接地故障保护方法，可提高高阻接地故障时保护可靠性及灵敏度,保护的工作基本流程为：a.集中式保护装置采集各出线及中性点接地电阻零序电流；b.存在出线或者中性点接地电阻零序电流幅值超过Iset时保护启动；c.用保护启动后各出线零序电流采样值减去保护启动前各出线零序电流采样值所得的结果作为用于比较的出线零序电流，集中式保护装置比较各出线零序电流幅值与相位信息确定故障出线，并控制相应断路器跳闸；其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛永端，刘鑫星，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37