一种经小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法，属于配电网继电保护领域。对于经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，故障线路零序电流均远远大于健全线路零序电流，因此可利用各出线保护之间的横向配合实现接地保护的选择性。本发明专利技术给出了一种基于横向配合的经小电阻接地系统阶段式零序过电流保护整定方法，主要包括启动电流整定方法、保护段数整定方法、各段定值整定方法以及动作时限整定方法等，可将现有零序过电流保护分解为多段定时限零序过电流保护，以降低最低段的保护启动电流定值，提高高阻接地故障保护灵敏度，有着广泛的实际应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法
本专利技术涉及一种小电阻接地系统接地故障保护的整定方法，适用于中性点经小电阻接地的配电系统，属于配电网继电保护领域。
技术介绍
中性点经小电阻接地方式因具有可快速切断接地故障、过电压水平低、能消除谐振过电压、可采用绝缘水平较低的电缆和电气设备以及运行维护方便等优点，应用于越来越多的大城市配电网。由于线路上不同位置发生单相接地时零序电流幅值变化不大，一般无法通过零序电流保护定值的配合实现选择性动作，且接地电流不超过1000A对系统危害较小，因此现场基本只采用定时限零序(Ⅲ段)过电流保护，通过动作时限实现与下游分支线路以及配电变压器保护的配合。然而，由于10kV配电线路深入人员密集区域，受自然环境、线路架空距离低等因素影响，常发生经非理想导体的单相高阻接地故障，如导线跌落在草地、马路、沙地、水塘等。而我国10kV小电阻接地配电网零序过电流保护的电流定值(指3倍的零序电流定值，下同)一般为40A～60A，最大只能检测到85Ω～135Ω左右的接地电阻。因此，高阻接地时将拒动，而系统长时间带故障运行，可能导致接地变压器保护动作切除电源或者相间短路故障，扩大故障范围和危害。现有小电阻接地系统高阻接地故障检测算法主要分为两类：一是基于谐波或者畸变信息，并采用模式识别等分析工具的方法，二是利用接地故障产生的工频零序电流/电压等电气量构成接地保护。相比于传统定时限零序过电流保护，这两类方法的灵敏度均有提高，前者更适用于接地点不稳定的情况，而后者整定配置更简便可靠，在现场更易实现。本专利技术依据小电阻接地系统中故障出线零序电流始终远大于健全出线零序电流的特点，结合传统阶段式零序过电流保护思想，提出一种适用于小电阻接地系统的阶段式零序过电流保护整定方法，基于各出线保护之间的横向配合，该整定方法将原有定时限零序(Ⅲ段)过电流保护分解为多段定时限零序过电流保护，降低最低段保护启动电流定值，提高高阻接地故障保护灵敏度，有着广泛的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术结合传统阶段式零序过电流保护的特点，提出一种适用于小电阻接地系统的阶段式零序过电流保护整定方法，可有效提高高阻接地故障保护灵敏度。本专利技术的技术解决方案为：一种小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法，主要包括启动电流IS整定方法、保护段数k整定方法、ⅢX/ⅢX’段定值Iset.ⅢX/I’set.ⅢX(ⅢX为出线各段保护，ⅢX’为接地变压器各段保护，X＝1,2,3…k)整定方法以及动作时限整定方法。进一步的，启动电流IS整定方法为：启动电流IS应取系统最大不平衡零序电流与零序电流互感器最小精工电流的最大值。进一步的，保护段数k整定方法为：计及零序TA测量误差的存在，为避免健全出线零序电流测量值与故障出线零序电流测量值位于同一段内，无论是出线保护还是接地变保护，每段电流定值上下限相差不应超过1/(ωRNC0nKrel2)倍(ω为工频角频率，RN为中性点电阻，C0n为各出线最大零序电容，Krel为可靠性系数，一般取1.2～1.3)，假设配电网单相接地时故障线路及中性点零序电流不超过α1A，则保护段数k应取满足[1/(ωRNC0nKrel2)]k＞α1/IS的最小整数值。进一步的，ⅢX/ⅢX’段定值Iset.ⅢX/I’set.ⅢX整定方法为：1)Ⅲ1/Ⅲ1’段为本算法的最高段，只需确保任何情况下，本段电流定值躲过单相接地时健全线路的最大零序电流，假设健全线路零序电流不超过α2A，则Iset.Ⅲ1≥Krel×α2，I’set.Ⅲ1≥Krel×Iset.Ⅲ1；2)Ⅲk/Ⅲk’段为本算法的最低段，Iset.Ⅲk可设定为保护的启动电流定值IS，即Iset.Ⅲk＝IS，考虑零序TA测量误差的存在，为避免接地变压器保护启动而越级动作，则I’set.Ⅲk＝Krel×IS；3)Ⅲ2/Ⅲ2’～Ⅲ(k-1)/Ⅲ(k-1)’段为本算法的中间段，由于每段电流定值上下限相差不应超过1/ωRNC0nKrel2倍，则Iset.Ⅲ2～Iset.Ⅲ(k-1)应满足：I’set.Ⅲ(x-1)＝Krel×Iset.Ⅲ(x-1)。进一步的，动作时限整定方法为：设tset.Ⅲ1、tset.Ⅲ2、…、tset.Ⅲk分别为出线保护各段对应的动作时限定值；t’set.Ⅲ1、t’set.Ⅲ2、…、t’set.Ⅲk分别为接地变压器保护各段对应的动作时限定值。考虑最小动作时限定值应与下级分支线路或配电变压器接地保护配合，也应与上级主变二次侧断路器接地保护配合，则假设保护装置的返回时间为Δt，故tset.Ⅲ1≥2Δt。同时各段保护之间的时间阶梯也应在2Δt以上，即tset.Ⅲ2、tset.Ⅲ3…tset.Ⅲk应满足：接地变压器保护的动作时限应满足：tset.Ⅲ(x+1)>t’set.Ⅲx≥tset.Ⅲx+Δt。附图说明附图1为小电阻接地系统接地故障及保护安装位置示意图；附图2为阶段式零序过电流保护特性；附图3为经100Ω电阻接地时零序电压电流波形；附图4为导线坠落湿润草地接地时零序电压电流波形。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作更进一步说明：一种小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法，适用于中性点经小电阻接地配电网，主要包括启动电流IS整定方法、保护段数k整定方法、ⅢX/ⅢX’段定值Iset.ⅢX/I’set.ⅢX(X＝1,2,3…k)整定方法以及动作时限整定方法。小电阻接地配电网典型拓扑与保护安装位置(P1～Pn、PRN分别为各出线接地保护及接地变压器保护)如附图1所示。所述启动电流IS整定方法在10kV经小电阻接地系统中，可做如下整定计算：(1)系统正常运行时，要求保护不能误动。因此保护的启动电流定值IS须高于系统的最大不平衡零序电流，以防系统正常运行时接地保护误动。一般认为10kV小电阻接地系统架空线路和电缆线路的最大不平衡零序电流分别在0.37A和0.26A左右，保护装置一般接入3倍零序电流信号，故有约束：IS>1.11A；(2)其次须考虑零序TA的线性范围与测量误差，考虑到零序电流互感器最小精工电流一般为满量程(600A)的0.5％，即一般需满足IS≥600A×0.5％＝3A；(3)最后由于IS定值大小又直接影响接地保护耐受电阻能力，当10kV小电阻接地系统发生经1.5kΩ电阻接地故障时，不计线路阻抗，故障出线的零序电流约为3.8A。故为使其能够保护约1.5kΩ过渡电阻的高阻接地故障并躲过线路上的最大不平衡零序电流，故启动电流IS整定值可取3A，即IS＝3A。所述保护段数k整定方法在10kV经10Ω小电阻接地系统中，可做如下整定计算：(1)母线或线路出口处发生金属性接地故障时，故障电流If≈3EA/3RN≈600A，故只需在3A～600A的电流范围内进行分段。(2)为避免健全出线零序电流测量值与故障出线零序电流测量值位于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法，适用于中性点经小电阻接地系统，主要包括启动电流整定方法、保护段数整定方法、各段定值整定方法以及动作时限整定方法等，其特征在于：/na.启动电流I
【技术特征摘要】
1.一种小电阻接地系统阶段式零序过电流保护的整定方法，适用于中性点经小电阻接地系统，主要包括启动电流整定方法、保护段数整定方法、各段定值整定方法以及动作时限整定方法等，其特征在于：
a.启动电流IS取系统最大不平衡零序电流与零序电流互感器最小精工电流的最大值；
b.保护段数k取满足的最小整数值，其中ω为工频角频率，RN为中性点电阻，C0n为各出线最大零序电容，Krel为可靠性系数，取1.2，α1为配电网单相接地时故障线路及中性点零序电流的最大值，IS为启动电流；
c.各条出线的多段定时限零序过电流保护Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3…Ⅲk的定值Iset.Ⅲ1、Iset.Ⅲ2、Iset.Ⅲ3…Iset.Ⅲk以及接地变压器的多段定时限零序过电流保护Ⅲ1’、Ⅲ2’、Ⅲ3’…Ⅲk’的定值I’set.Ⅲ1、I’set.Ⅲ2、I’set.Ⅲ3…I’set.Ⅲk在整定时满足
1)Ⅲ1/Ⅲ1’段为本算法的最高段，定值Iset.Ⅲ1、I’set.Ⅲ1满足Ise...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛永端，汪洋，徐丙垠，
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
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