一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法技术

一种基于双端剩余电流变化量的低压配电系统漏电保护方法，属于配电网继电保护领域。传统漏电保护方法仅利用单端剩余电流幅值信息，选择性差、易误动、动作速度慢、灵敏度低。本发明专利技术提出一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法，可基于配电物联网平台实现，利用被保护区段首末双端剩余电流变化量的幅值作为综合保护判据，在双端判据均符合各自整定阈值要求时保护动作，实现漏电保护。该方法综合利用区段双端剩余电流相量信息，一方面可排除正常运行时线路不平衡泄漏电流等因素的影响，提高保护投用率；另一方面不需多级延时配合，动作速度快；同时，其整定阈值低，灵敏度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法


[0001]本专利技术涉及配电网继电保护领域，具体是一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济和人民生活水平的高速发展，我国现有低压配电网安全防护水平已不能满足用户生产生活的需求。近年来，低压配电网漏电故障引起的人身触电及漏电火灾等事故时有发生，造成了巨大的生命财产损失。据统计，我国超过85％的人身触电事故发生在低压配电网中。2018年雨季，我国福建、广东等地发生多起因路灯等公共电力设施漏电引起的触电事故，经媒体报道后，引起极大的群众反响。据统计，2011
‑
2016年间全国共发生电气火灾50余万起，造成3000余人死亡、2000余人受伤，直接经济损失达90亿余元，超过全国火灾总数及伤亡损失的30％。
[0003]目前低压配电网中应用最广的漏电保护装置为剩余电流动作保护装置(RCD)，其采用幅值比较原理，即检测到就地剩余电流幅值超过整定阈值时保护动作，易受线路不平衡泄漏电流和末端负载漏电等因素的影响，导致保护装置出现误动作甚至无法投入运行，失去应有的保护效果。以针对我国南方某市6个配变台区的调研为例，其系统接地方式主要为TT方式，共有公变1387台，总保安装810台、安装率仅为58.40％；总保投运399台，投运率仅为49.26％。系统丧失大部分漏电保护功能，安全防护水平较低，大大增加了人身触电和漏电火灾隐患。
[0004]为实现更加安全有效的漏电保护，国内外电力科研工作者进行了大量研究。文献《脉动直流剩余电流保护器的研究》研究了一种脉动直流剩余电流保护器，可实时监测含脉动直流的剩余电流信号，对配电线路实现脉动型剩余电流漏电保护，但硬件设计较为复杂；文献《附加直流电源漏电保护的研究》提出一种基于附加直流电源法选择性漏电保护方法，可实现对电网绝缘电阻的连续检测，但实现与整定较为困难；文献《基于滑动去趋势波动分析的触电特征检测方法》利用计算得到的标度指数的变化趋势实现触电特征检测，但实用性尚待完善。总体而言，低压配电网漏电保护技术存在的问题尚未有效解决，研究安全性更高的漏电保护方法意义重大。
[0005]作为新时期电网建设的风向标，配电物联网的高速发展与应用给利用多端信息的保护方法提供了便利条件，为解决现有低压配电网漏电保护问题提供了新契机。基于配电物联网平台提供的智能感知、边缘计算、信息存储、设备互联等关键技术条件，通过设备的即插即用和远程控制，可实现更加安全化、自动化、信息化、智能化的漏电保护。
[0006]本专利技术综合利用区段双端剩余电流变化量的幅值反映漏电故障特征，依托新兴的电力物联网技术，实现漏电故障的监测与保护，具有独到的优势，在系统正常下游泄漏电流较大、故障电阻阻值较高时仍然适用，为低压配电网漏电保护研究提供了一个新思路，具有广泛的实际应用价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于进一步提升低压配电网漏电保护水平，基于对漏电故障前后区段双端剩余电流变化量幅值特征的分析，提出一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]a.在被保护区段双端安装剩余电流监测终端，实时测量区段双端剩余电流，并将所测双端剩余电流相量分别与各自n个周波前的相量相减，计算首、末端剩余电流变化量幅值值
[0010]b.首、末双端终端实时比较各自变化量幅值与对应整定阈值I
set1
、I
set2
；
[0011]c.末端终端检测到时，立即将越限信息报送至首端终端；
[0012]d.首端终端检测到时，立即开启一个时长数个周波的时间窗口，等待末端终端向其发送越限信息；
[0013]e.在时间窗口内，若首端终端未收到末端越限信息，则判断发生区内漏电故障，立即控制保护装置动作，切除故障区段；否则保护返回。
[0014]上述方案中：
[0015]首端阈值I
set1
的整定方法为：
[0016]I
set1
＝K
rel
I
Zmax
+I
d1
ꢀꢀꢀ
(1)
[0017]式中，K
rel
为可靠系数，取1.5～2，I
Zmax
为无故障时被保护区段泄漏电流最大值，取8mA～10mA；I
d1
为直流偏置量，取20mA～30mA，因此I
set1
取32mA～50mA。
[0018]末端阈值I
set2
的整定方法为：
[0019]I
set2
＝I
d2
ꢀꢀꢀ
(2)
[0020]式中，I
d2
为直流偏置量，取15mA～20mA，因此I
set2
取15mA～20mA。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术提出一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法，可基于配电物联网平台实现，主要解决的是传统漏电保护方法存在的选择性差、易误动、动作速度慢、灵敏度低的问题，将被保护区段首、末端剩余电流相量变化量作为监测量，综合利用二者幅值信息作为保护判据。本专利技术充分利用了漏电故障时的电气量信息，一方面可有效克服下游不平衡泄漏电流等因素的影响，减少保护误动；另一方面不需要多级延时配合，选择性好，动作速度快；另外可设置较低的整定阈值，保护灵敏度高。
附图说明
[0023]图1为基于配点物联网平台的低压配电网仿真模型，虚线表示配点物联网平台提供的通信条件；
[0024]图2为保护方法运行流程图；
[0025]图3为仿真得到的附图1所示系统中L1发生2kΩ单相漏电故障时L1首、末剩余电流
变化量波形；
[0026]图4为仿真得到的附图1所示系统中L2发生2kΩ单相漏电故障时L1首、末剩余电流变化量波形；
具体实施方式
[0027]本专利技术中的保护技术方案需要保护设备实现剩余电流变化量信息的采集与实时传递，并具有一定的计算能力，这可以通过开发智能剩余电流监测终端及借助配电物联网平台提供的条件来实现。
[0028]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的保护技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]Ⅰ)结合图1，采用本专利技术中保护方法的设备的应用场合如下：
[0030]根据本专利技术开发的新型剩余电流监测终端，对于TT系统或TN
‑
S系统，可安装于各区段首、末端，实现对各被保护区段的漏电保护。
[0031]Ⅱ)结合图1、图2、图3、图4，一种基于双端剩余电流变化量的低压配电网漏电保护方法，其工作方式如下：
[0032](1)L1发生2kΩ的A相漏电故障的情况
[0033]a.监测终端监测到L1首、末端剩余电流变化量如图3所示，故障前故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本专利提出一种利用被保护区段首末双端剩余电流变化量的幅值来反映漏电电流大小，从而对低压配电系统进行漏电保护的方法，可基于配电物联网平台实现，其特征在于，保护工作的基本流程为：a.在被保护区段双端安装剩余电流监测终端，实时测量区段双端剩余电流，并将所测双端剩余电流相量分别与各自n个周波前的相量相减，计算首、末端剩余电流变化量幅值双端剩余电流相量分别与各自n个周波前的相量相减，计算首、末端剩余电流变化量幅值b.首、末双端终端实时比较各自变化量幅值与对应整定阈值I
set1
、I
set2
；c.末端终端检测到时，立即将越限信息报送至首端终端；d.首端终端检测到时，立即开启一个时长数个周波的时间窗口，等待末端终端向其发送越限信息；e.在时间窗口内，若首端终端未收到末端越限信息，则判断发生区内漏电故障，立即控制保护装置动作，切除故障区段；否则保护返回。2.如权利要求1所述的基于双端剩余电流变化量的低压配电系统漏电保护方法，其特征在于：考虑故障稳定所需时间，所述步骤a中的周波个数n一般取2～5。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超群，于强，孙荣可，王林峰，刘术波，刘兆元，李晓悦，梁子龙，田振业，薛永端，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：