一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法技术

本发明专利技术提供一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，针对频繁投切并联小电阻可能造成的过电流冲击、并联小电阻热容量不足等问题，提出该故障处理方法以减少并联小电阻投入次数。其采用的方案是：故障发生后首先利用消弧线圈消弧，其次综合利用故障自身电气量实现接地选线、估算故障点过渡电阻，并依照相关算法对选线结果进行可信度评估，仅在过渡电阻低于设定标准且选线结果不可信时，投入并联小电阻进行二次保护。本发明专利技术所提方法可有效减少中性点并联小电阻的投切次数，节约并联小电阻的热容量与建设运行维护成本，提高系统处理高阻接地故障的能力。

A Grounding Fault Handling Method for Arc Suppression Coil Parallel Small Resistance Distribution Network

The invention provides a grounding fault treatment method for arc suppression coil shunt small resistance distribution network. Aiming at the problems of overcurrent impact caused by frequent switching of shunt small resistance and insufficient thermal capacity of shunt small resistance, the fault treatment method is proposed to reduce the number of shunt small resistance input. The scheme adopted is: first, arc suppression coil is used to extinguish arc after fault occurs, secondly, grounding line selection and fault point transition resistance are estimated comprehensively by using fault's own electrical quantity, and the reliability of the fault line selection results is evaluated according to relevant algorithms. Only when the transition resistance is below the set standard and the fault line selection results are not credible, shunt small resistance is put into secondary protection. The method of the invention can effectively reduce the switching times of the neutral point parallel small resistance, save the heat capacity of the parallel small resistance and the cost of construction, operation and maintenance, and improve the ability of the system to deal with the high resistance grounding fault.

【技术实现步骤摘要】
一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法
本专利技术涉及配电网接地故障保护领域，具体是一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法。
技术介绍
配电网中性点接地方式主要有不接地、谐振接地、小电阻接地等几种形式，单相接地故障处理策略受不同接地方式的限制，存在一定差别。针对配电网接地故障处理问题，目前多数专利技术主要集中在小电流接地系统，目的是解决消弧线圈补偿后工频零序电流幅值小(一般仅有数安培)、故障特征消失等问题，主要有利用故障暂态电气量与外施信号(如改变消弧线圈补偿度、并联中电阻、注入信号等)等两类检测方法。对于小电阻接地系统，由于故障电流最大可达数百安培，故障特征明显，现场多采用零序过电流保护方法。为了使多数接地故障自动熄弧，并可靠切除永久故障线路，减小接地故障对配电网的影响，国内部分省份的电网公司提出消弧线圈并联小电阻接地方式，消弧线圈并联小电阻接地系统主要由消弧线圈L、10Ω(16Ω)小电阻Rn、真空接触器或断路器、控制器、零序电流互感器、接地变压器等组成，基本结构如图1所示，其单相接地故障处理流程一般为：系统正常运行时中性点经随调谐或预调谐消弧线圈接地，当发生单相接地故障时，能够短时自动补偿系统单相接地电容电流的工频分量，从而有效消除故障电弧，促进接地故障消失并抑制弧光接地过电压。若接地故障在设定的补偿时间Ts(3～10s)内未消失，则投入10或16Ω小电阻Rn，使其与消弧线圈L并联，由零序保护装置动作切除故障线路。若无需与配电网自动化配合，故障线路切除后小电阻应立刻退出运行；若需与配电网自动化进行配合，在配电网自动化实现相应功能后，再退出小电阻。上述方案能实现多数接地故障自动熄弧与永久接地故障的可靠保护，兼顾了谐振接地与小电阻接地方式的优点，然而也存在着并联小电阻热容量不足、高阻接地时拒动、对系统造成冲击等工程实际问题。经不完全统计，在2012-2018年，几处采用中性点经消弧线圈并联小电阻接地方式的变电站发生接地故障后，并联小电阻共投入1037次，而零序保护动作共269次，动作率仅为25.94％。本专利技术人在实现本专利技术的过程中经过研究发现：随着接地故障选线技术及跳闸技术的发展，谐振接地系统选线正确率有明显提升，对于过渡电阻1500欧姆以内的接地故障其选线正确率超过90％，依照接地选线结果直接切除故障线路成为可能。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提出一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，在处理接地故障时引入谐振接地系统选线结果，可合理减少小电阻投入次数、节约建设维护成本、加快故障线路切除。本专利技术采用如下技术方案：一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，首先利用消弧线圈消弧，其次综合利用故障自身电气量实现接地选线、估算故障点过渡电阻，并依照相关算法对选线结果进行可信度评估，仅在过渡电阻低于设定标准且选线结果不可信时，投入并联小电阻进行二次保护。进一步的，所述方法具体包括如下步骤：步骤1：当线路Fn发生单相接地故障后，判定是否为间歇性故障，若判定为间歇性故障，则执行步骤4，否则判定为永久故障，执行步骤2；步骤2：消弧线圈在其补偿时间Ts内充分消弧，接地选线起动，同时记录设定时间内的故障次数；步骤3：若系统零序电压在Ts内小于等于正常水平，则判定接地故障消失，系统恢复正常运行；否则判定为永久故障，然后执行步骤4；步骤4：估算故障点过渡电阻阻值；步骤5：执行选线结果可信度评估流程，若选线结果可信，则根据选线结果直接作用于保护跳闸，切除故障线路，处理结束，若选线结果不可信，则执行步骤6；步骤6：结合配电网保护实际整定电流值，设定过渡电阻整定值，若实际过渡电阻大于该过渡电阻整定值，则仅基于接地选线结果发出告警信息，处理结束；若实际过渡电阻小于等于该过渡电阻整定值，则执行步骤7；步骤7：投入中性点并联小电阻，放大故障电流参量，零序保护装置动作切除故障线路后退出并联小电阻，处理结束，若投入并联小电阻后，零序保护装置未动作时间达到电阻额定时间，则告警并强制退出并联小电阻。进一步的，还包括：步骤8：完成处理后，每种处理结果上报主站。进一步的，步骤1及步骤2中判断线路是否发生故障、接地选线是否起动、故障是否消失以系统零序电压为门槛值，消弧线圈补偿时间Ts一般可取3～10s。进一步的，所述步骤4中估算故障点过渡电阻采用相电流变化量法，或采用根据线路电流电压变化量计算各出线对地电容，以此估算过渡电阻的方法。进一步的，步骤5中，可信度评估的具体方法为：(1)当选用以波形极性比较结果为选线依据的算法时：计算各出线暂态零模电流实际幅值分别为IA’(n)，各出线电流与暂态零模电压导数间的相关系数为ρ’(n)，进而根据实际情况选择算法，得出可信度评价结果；(2)当选用以故障分量幅值比较结果为选线依据的算法(例如暂态电流幅值比较法)时：取暂态电流幅值最大的n条出线，n≤5，其幅值最大值为IA’，进而根据实际情况选择算法，置ρ’为0.8或0.85，得出可信度评价结果。进一步的，步骤6中，过渡电阻整定值含义为该系统采用小电阻接地方式时，发生单相接地故障后，若故障点过渡电阻高于该整定值，则零序过电流保护无法可靠动作，其具体整定方法为：若并联小电阻为10Ω，当零序过电流保护的整定值为60A时，过渡电阻整定值设置为150Ω；当零序过电流保护的整定值为40A时，过渡电阻整定值设置为200Ω，以此类推。进一步的，所述电阻额定时间为3～5s。进一步的，当相同故障点2min内发生3次及以上接地故障时，即可判定为间歇性接地故障。本专利技术能有效减少中性点并联小电阻的投切次数，尽可能避免并联小电阻投入对系统造成的冲击，节约并联小电阻的热容量与建设运行维护成本，延长小电阻使用寿命，且在一定程度上解决了高阻接地时，小电阻即使投入，零序保护也无法起动的问题，更适用于现场实际运行。附图说明图1为消弧线圈并联小电阻接地系统故障后的结构简图；图2为本专利技术消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法的流程图；图3为谐振接地系统金属性接地录波波形。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细说明。一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其处理流程如图2所示，包括：步骤1：当线路Fn发生单相接地故障后，判定是否为间歇性故障，若判定为间歇性故障(例如多次故障持续时间均小于消弧线圈补偿时间Ts)，则执行步骤4，否则判定为永久故障，执行步骤2；步骤2：消弧线圈在其补偿时间Ts内充分消弧，接地选线起动，同时记录设定时间内的故障次数；当相同故障点2min内发生3次及以上接地故障时，即可判定为间歇性接地故障。步骤3：若系统零序电压在Ts内小于等于正常水平，则判定接地故障消失，系统恢复正常运行；否则判定为永久故障，然后执行步骤4；步骤4：估算故障点过渡电阻阻值；步骤5：执行选线结果可信度评估流程，若选线结果可信，则根据选线结果直接作用于保护跳闸，切除故障线路，处理结束，若选线结果不可信，则执行步骤6；步骤6：结合配电网保护实际整定电流值(配电网零序过电流保护的整定值)，设定过渡电阻整定值，若实际过渡电阻大于该过渡电阻整定值，则仅基于接地选线结果发出告警信息，处理结束；若实际过渡电阻小于等于该过渡电阻整定值，则执行步骤7；步骤7：投入中性点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其特征在于：首先利用消弧线圈消弧，其次综合利用故障自身电气量实现接地选线、估算故障点过渡电阻，并依照相关算法对选线结果进行可信度评估，仅在过渡电阻低于设定标准且选线结果不可信时，投入并联小电阻进行二次保护。

【技术特征摘要】
1.一种消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其特征在于：首先利用消弧线圈消弧，其次综合利用故障自身电气量实现接地选线、估算故障点过渡电阻，并依照相关算法对选线结果进行可信度评估，仅在过渡电阻低于设定标准且选线结果不可信时，投入并联小电阻进行二次保护。2.如权利要求1所述的消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其特征在于所述方法具体包括如下步骤：步骤1：当线路Fn发生单相接地故障后，判定是否为间歇性故障，若判定为间歇性故障，则执行步骤4，否则判定为永久故障，执行步骤2；步骤2：消弧线圈在其补偿时间Ts内充分消弧，接地选线起动，同时记录设定时间内的故障次数；步骤3：若系统零序电压在Ts内小于等于正常水平，则判定接地故障消失，系统恢复正常运行；否则判定为永久故障，然后执行步骤4；步骤4：估算故障点过渡电阻阻值；步骤5：执行选线结果可信度评估流程，若选线结果可信，则根据选线结果直接作用于保护跳闸，切除故障线路，处理结束，若选线结果不可信，则执行步骤6；步骤6：结合配电网保护实际整定电流值，设定过渡电阻整定值，若实际过渡电阻大于该过渡电阻整定值，则仅基于接地选线结果发出告警信息，处理结束；若实际过渡电阻小于等于该过渡电阻整定值，则执行步骤7；步骤7：投入中性点并联小电阻，放大故障电流参量，零序保护装置动作切除故障线路后退出并联小电阻，处理结束，若投入并联小电阻后，零序保护装置未动作时间达到电阻额定时间，则告警并强制退出并联小电阻。3.如权利要求2所述的消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其特征在于还包括：步骤8：完成处理后，每种处理结果上报主站。4.如权利要求2所述的消弧线圈并联小电阻配电网接地故障处理方法，其特征在于：步骤1及步骤2中判断线路是...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，沈煜，雷杨，杨志淳，任伟，薛永端，胡伟，宿磊，车方毅，
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