一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法，通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小，实现在相对安全的范围进行灵敏故障检测，兼顾故障检测与故障消弧的需求

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法


[0001]本专利技术涉及的是一种电气技术的测量和控制方法，具体是配电网发生永久性接地故障时，通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小，实现在相对安全的范围进行灵敏故障检测的技术
。

技术介绍

[0002]我国传统中性点接地方式分为两类：有效接地和非有效接地
。
其中有效接地系统以小电阻接地为主，该类接地方式单相接地故障电流幅值较大
、
故障特征明显，继电保护装置可以灵敏地进行故障检测并迅速切除故障线路
。
配电网发生的接地故障中超过
70
％是瞬时性接地故障，断路器频繁跳闸不利于配电网可靠连续供电，因此中性点有效接地主要应用于输电线路，配电网常采用中性点非有效接地方式
。
中性点非有效接地以不接地和经消弧线圈接地为主，发生单相接地故障时故障电流幅值较小且线电压仍保持对称运行，瞬时性接地故障电弧通常可以自行熄灭，永久性接地故障允许系统继续允许1‑2小时，保证连续供电的同时也为故障检测争取了足够的时间
。
随着城市电网发展与电缆线路的大量应用，接地故障电容电流增大，瞬时性接地故障电弧难以自行熄灭，永久性接地故障长时间不隔离将引发相间短路甚至人身触电与火灾事故
。
为此，国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司均修改了配电网运行规程，要求“瞬时性故障安全消弧
、
永久性故障快速隔离”。
[0003]经对现有
的检索发现，中国专利申请号为
CN202111396357.2
，授权公告号为
CN114034987A
，专利名称为：一种基于零序分量波动性的单相接地故障检测方法，该专利通过采集馈线零序电流以及母线零序电压信息，计算馈线的零序电流积分值和零序电压差值的比值，然后通过波动系数来衡量该比值的波动性，并以此来判断馈线是否发生了单相接地故障；但故障检测没有在相对安全的范围内进行，容易引发相间短路等更严重的事故
。
[0004]中国专利申请号为
CN202210469131.9
，授权公告号为
CN114779014A
，专利名称为：一种灵活接地系统故障选线方法及系统，该专利在配电网发生接地故障后，计算消弧线圈补偿阶段中性点与各条出线的零序电流幅值比，以及中性点并联小电阻投入后中性点与各条出线的零序电流幅值比，根据零序电流幅值比的变化特征判断故障线路；但该专利需要在故障后投入并联小电阻，增大了故障选线的复杂性；随着电力电子技术的发展，当采用中性点经电流源柔性接地系统时，改变注入电流可以柔性调制故障电流，在相对安全的范围内放大故障程度，兼顾故障消弧与故障检测的需求，同时简化故障选线
。

技术实现思路

[0005]技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法，在系统发生单相接地故障时，只需观测故障前后零序电压即可快速观测故障电流，并进行故障选相和过渡电阻测量：通过中性点注入电流的方式柔性调制接地点故障电流大小，兼顾故障检测与故障消弧的需求
。
[0006]技术方案：为解决以上技术问题，本专利技术提出一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法，该方法包含以下步骤：
[0007]步骤
a
：配电网正常运行时，中性点接地方式采用不接地与经电流源柔性接地相结合，测量配电网零序电压和中性点注入的零序基波电流
[0008]步骤
b
：实时监测配电网零序电压，若零序电压超过相电压的1％，判定系统发生单相接地故障并进入步骤
c
，反之则返回步骤
a
；
[0009]步骤
c
：若故障类型为永久性接地故障，则记录故障达到稳态后2个周波的零序电压并进入步骤
d
；若故障类型为瞬时性接地故障，则投入有源消弧装置进行故障消弧全补偿并返回步骤
b
；
[0010]步骤
d
：利用步骤
a
和步骤
c
得到的零序电压快速计算当前故障电流
[0011][0012]测量三相电压相位，和故障电流具有相同相位信息的为故障相，计算当前过渡电导
G
E
，并进入步骤
e
；
[0013][0014]式1中，分别为三相对地总零序导纳，式2中为故障相电源电势；
[0015]步骤
e
：若经步骤
d
进入步骤
e
，则利用步骤
d
得到的过渡电导计算接地系数若经步骤
g
返回步骤
e
，则利用步骤
g
得到的过渡电导计算接地系数
[0016][0017]步骤
f
：寻求“最佳目标故障电流”：若故障相为
A
相则若故障相为
B
相则若故障相为
C
相则其中
α
＝
e
j2
π
/3
；
a、b
为满足如下约束方程的任意正数：
[0018][0019]计算“最佳目标注入电流”；
[0020][0021]步骤
g
：向中性点注入步骤
f
得到的“最佳目标注入电流”，测量此时系统零序电压并跟踪计算过渡电导：
[0022][0023]若过渡电导不变则进入步骤
h
，反之，则返回步骤
e
重新计算接地系数
[0024]步骤
h
：进行故障灵敏选线
。
[0025]进一步的，所述步骤
h
中的故障灵敏选线步骤为：
[0026]步骤
h1
：根据步骤
g
得到的零序电压计算各馈线故障状态下的虚拟零序电流
(i
＝1，2，
...
，
n
；
n
为电网馈线数量
)
；
[0027][0028]式7中分别为第
i
条线路的三相对地零序导纳；
[0029]步骤
h2
：测量注入后各馈线上的实际零序电流
[0030]步骤
h3
：根据步骤
h1
的虚拟零序电流和步骤
h2
的实际零序电流计算各馈线偏差信号
[0031][0032]步骤
h4
：根据步骤
h3
的故馈线偏差信号实现故障灵敏选线：的为正常馈线
、
的为故障馈线
。
[0033]有益效果：本专利技术提出一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法，首先，配电网正常时记录零序电压和中性点注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于故障电流主动调制的接地故障检测方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤
a
：配电网正常运行时，中性点接地方式采用不接地与经电流源柔性接地相结合，测量配电网零序电压和中性点注入的零序基波电流步骤
b
：实时监测配电网零序电压，若零序电压超过相电压的1％，判定系统发生单相接地故障并进入步骤
c
，反之则返回步骤
a
；步骤
c
：若故障类型为永久性接地故障，则记录故障达到稳态后2个周波的零序电压并进入步骤
d
；若故障类型为瞬时性接地故障，则投入有源消弧装置进行故障消弧全补偿并返回步骤
b
；步骤
d
：利用步骤
a
和步骤
c
得到的零序电压快速计算当前故障电流得到的零序电压快速计算当前故障电流测量三相电压相位，和故障电流具有相同相位信息的为故障相，并计算当前过渡电导
G
E
，然后进入步骤
e
：式1中，分别为三相对地总零序导纳，式2中为故障相电源电势；步骤
e
：若经步骤
d
进入步骤
e
，则利用步骤
d
得到的过渡电导计算接地系数若经步骤
g
返回步骤
e
，则利用步骤
g
得到的过渡电导计算接地系数得到的过渡电导计算接地系数步骤
f
：寻求“最佳目标故障电流”：若故障相为
A
相则若故障相为
B
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝稳，于宝淇，刘德林，万子雄，王晨雨，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：