一種配電網單相接地故障的判斷方法

2023-05-27 23:03:56

專利名稱：一種配電網單相接地故障的判斷方法
技術領域：
本發明涉及電力自動化領域，具體地說，涉及對電力系統配電網單相接地故障進行判斷的方法。
我國的配電網是小電流接地系統，單相接地故障是配電網發生頻率最高的故障，為提高供電的可靠性，一般在發生單相接地故障後允許系統繼續運行1-2小時。但這種故障發生後，另外兩相電壓就要升高，將嚴重影響其絕緣狀況。因此快速判斷單相接地區段並排除故障就非常必要了。目前常見的判斷單相接地故障的方法很多，主要有以下幾種1、依次開斷各回線路，根據零序電壓是否消失判斷接地線路。2、判斷各回線路的零序電流零序電流最大的線路是故障線路。3、判斷各回線路零序電壓和零序電流的相位零序電流相位落後零序電壓90度的線路為故障線路。4、判斷各回線路五次諧波電容電流的大小五次諧波電容電流最大的線路是故障線路。5、採用信號探測裝置，判斷單相接地線路。
發生單相接地後，在線路的母線側可以檢測到增大了的零序電壓。切斷故障線路後，該現象就會消失。但是通過隨機開斷線路來判斷故障的方法拖延了故障查找時間，嚴重影響了供電可靠性。為了提高供電可靠性和供電質量，國家近年來大力投資配電網改造工程，逐步實現配電網的自動化。隨著配電網自動化水平的提高，方法1逐漸被拋棄。
從原理上講，發生單相接地後各線路的零序電流會發生變化。但僅僅通過比較線路零序電流的大小來判斷線路是否發生單相接地故障的做法往往不可靠。因為當配電網三相負荷不平衡時，也會引起較大的零序電流。因此方法2也很難給出準確的判斷結果。
方法3不能用於中性點經消弧線圈或電阻接地的系統。這種系統發生單相接地故障後，線路的零序電壓和電流相位沒有規律。我國的配電網雖然是小電流接地系統，但中性點不接地和經消弧線圈或電阻接地幾種方式往往兼而有之，從而使得方法3的應用受到了限制。
方法4可以用於各種小電流接地系統，但檢測各回線路的五次諧波電容電流需要專門的技術和裝置，實現困難，很難推廣。
專利申請號為98117577的發明所述方法屬於方法5的範疇。該方法藉助一信號發生裝置向母線注入一特頻信號，結合設置於線路上的故障檢測探頭同時對相間及單相接地故障進行檢測，並將檢測信息通過通訊設備傳輸給中心計算機，完成對相間及單相接地故障的檢測。但是我國配電網接線複雜、改造工程巨大，按該發明所述方法完成線路故障檢測，需要設置大量的信號發生裝置、通訊子站、故障檢測探頭，代價昂貴。更重要的是，該方法沒有利用現有的配電網自動化軟體和硬體設施，不能根據其檢測結果進一步提出隔離故障的方案，沒有能力完成非故障區域的正常供電。
本發明目的在於結合配電網特點，利用現有的配電網自動化軟體和硬體設施，尋求一種滿足配電網排除單相接地故障的速度和精度要求，又能兼顧電網改造成本的故障判斷方法，從而有效地保證配電網能夠及時切除故障，提高供電的可靠性。
本發明的技術方案包括如下步驟第1步，在變電站每條低壓母線的各出線檢測點上，配置相應的事故追憶功能項；第2步，位於線路出口處低壓母線的零序電壓測量裝置實時檢測母線零序電壓，並將零序電壓數據上傳到控制中心(配電子站或主站)；第3步，控制中心根據接收到零序電壓數據，判斷出口低壓母線零序電壓是否越限；第4步，SCADA系統啟動事故追憶功能，凍結越限母線所有出線上各檢測點在故障前後的零序電流數據；第5步，對比分析各檢測點零序電流數據，判斷故障線路經歷突然變大零序電流的檢測點所在線路是故障線路。在從母線側到線路末端的方向上，最後一個經歷突變零序電流的檢測點和第一個零序電流基本不變的檢測點之間的區段是單相接地區段；第6步，根據判斷結果，排除故障。控制中心給最後一個經歷突變零序電流的檢測點發開斷命令，斷開該處的開關，從而將接地故障切除。
與現有方法相比，本發明所述方法有如下優點判斷故障的速度更快本發明利用在配電網單相接地之後，接地點到母線側各檢測點必然要經歷零序電流突然增加這一特點，通過記錄故障前後檢測點所經歷的零序電流波形來查找故障線路，並最終找到故障區段，縮短了故障判斷時間。而且本發明在故障後接收到零序電壓越限信號，立即凍結SCADA系統各線路相關測點的零序電流數據，不受通信狀況限制，不會有通信延時，在較大程度上提高了故障的判斷速度。
判斷故障區域更準如前所述，本發明所述方法根據線路上各裝置是否經歷零序電流變化來判斷單相接地區域，能夠將故障定位到具體的線路區段，這樣，控制中心只要切斷該區段，就能保證其他非故障區域的正常供電，與其他方法相比較，更能保證供電的可靠性。
節約硬體成本同現有的各種單相接地故障判斷方法相比，本發明所述方法不需要專門的硬體裝置，不需要專門的通信設備，更不需要為檢測故障而單獨構造一套系統。本發明所述方法密切結合我國配電網的特點，在現有配電網自動化的基礎上，很好地利用已有硬體裝置(如測量監控裝置FTU、TTU等)和軟體(本地後臺系統)完成單相接地故障的檢測，在很大程度上節省了硬體成本，具有可觀的經濟效益。


圖1是本發明所述方法的流程圖下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述執行各步驟之前，在控制中心配置SCADA的事故追憶功能項。變電站每條低壓母線的各出線檢測點都配置相應的事故追憶項，該事故追憶項是一個功能選項，SCADA系統會根據給定的啟動條件自動完成該功能的配置，給定的條件如啟動條件，要凍結的數據等。低壓母線處設置零序電壓測量裝置，該零序電壓測量裝置實時檢測相應低壓母線上的零序電壓，並將數據上傳配電子站或配電主站。
在步驟2中之所以要由零序電壓測量裝置實時檢測母線零序電壓，是因為當發生單相接地故障時，三相電壓不平衡，會產生較大的零序電壓。如果檢測到母線的零序電壓變大，就可以判斷出該母線上有線路發生單相接地。因此檢測母線零序電壓是為了判斷是否發生單相接地故障。
在步驟3中，因為正常時由於三相負荷不平衡，母線也會有較小的零序電壓，例如某地區配電網在負荷最不平衡的時候，母線零序電壓也只有0.1(相對值)。那麼就可以將0.1當作判斷的上限值。當發生單相接地故障時，母線零序電壓往往是0.1的幾倍。因此可以判斷母線零序電壓是否越限。SCADA是supervision control and data acquisition的簡稱，即監視控制與數據採集系統。SCADA系統的事故追憶功能項主要作用是在電網發生故障後，為調度或其他相關人員提供事故分析依據。它一般由某個(實際的或邏輯的)開關由合狀態變為分狀態時啟動，凍結開關狀態變化前後某些遙測量數據。一般追憶事故前3個時刻和事故後5個時刻的數據。在SCADA的人際交互界面，事故追憶數據可以以表格或曲線的形式形象表示。
完成事故追憶項的配置之後，當某回線(包括A、B、C三相)發生單相接地時，實時運行的SCADA系統根據零序電壓測量裝置上送的相應母線零序電壓數據，判斷該母線的零序電壓越限，並立即啟動已經配置完畢的事故追憶項，將相關測點故障前各時刻數據記錄下來，同時記錄故障後的指定時刻數據，迅速完成故障前後零序電流數據的記錄工作。
在步驟5中，分析各測點已記錄的故障數據，對比故障前各時刻和故障後各時刻的零序電流(例如，現有的SCADA系統事故追憶項一般記錄事故前3幀和事故後5幀的數據)。可以找出事故前後零序電流有較大突變的測點和零序電流基本沒有變化(或變化程度很小)的測點。有較大突變的測點所在線路是故障線路。沿低壓母線到線路末端方向，最後一個有零序電流突變的測點和第一個零序電流基本沒有變化的測點之間是單相接地區段。
由上面所述的實施過程可以進一步明確本發明所述方法判斷配電網單相接地故障快速、準確和經濟的優點。
權利要求
1.一種配電網單相接地故障的判斷方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1對變電站每條低壓母線的各出線檢測點都配置相應的事故追憶功能項；步驟2位於線路出口處低壓母線的零序電壓測量裝置實時檢測母線零序電壓，並將零序電壓數據上傳到控制中心；步驟3控制中心根據接收到的零序電壓數據，判斷出口低壓母線零序電壓是否越限；步驟4當地後臺或主站SCADA系統啟動事故追憶功能，凍結越限母線所有出線上各檢測點在故障前後的零序電流數據；步驟5對比分析各檢測點零序電流數據，判斷故障線路經歷突然變大零序電流的檢測點所在線路是故障線路；步驟6根據判斷結果，控制中心給最後一個經歷突變零序電流的檢測點發開斷命令，斷開該處的開關，從而將接地故障切除。
2.根據權利要求1所述的配電網單相接地故障的判斷方法，其特徵在於步驟1中所述的配置相應的事故追憶功能項由SCADA系統根據給定的啟動條件自動完成。
全文摘要
本發明公開了一種應用於電力自動化領域的配電網單相接地故障的判斷方法,在配電網已有的自動化軟體系統和硬體設施的基礎上,本發明利用已有的軟體功能,在配電網單相接地故障後實時收集各檢測點在故障前後的所經歷零序電流數據,並進一步根據各檢測點零序電流是否突然增大的來判斷故障線路和具體的接地位置。該方法極大地節約了經濟成本,具有判斷速度快、判斷準確性好的優點。
文檔編號G01R31/08GK1349103SQ00125749
公開日2002年5月15日 申請日期2000年10月18日 優先權日2000年10月18日
發明者孫德勝 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司