一種小電流接地系統單相接地選線的方法與流程
2023-04-30 12:09:46
本發明涉及一種小電流接地系統單相接地選線的方法。
背景技術：
我國3kV～66kV供、配電網中，大部分均採用中性點不直接接地方式，因其發生接地故障時，流過接地點的電流小，所以常被稱為小電流接地系統(NUGS)，它包括中性點不接地系統(NUS)、中性點經消弧線圈接地系統(NES，也稱諧振接地系統)和中性點經電阻接地系統(NRS)。近年來，隨著自動跟蹤消弧電抗器的廣泛使用，為解決系統在故障瞬間出現的諧振問題，開始採用消弧線圈與非線性電阻串(或並)聯以及與避雷器並聯的運行方式。
小電流接地系統發生單相接地故障的機率最高。但是，當系統發生單相接地故障時，由於不構成短路迴路，接地故障電流比負荷電流小得多，特別是中性點經消弧線圈接地系統接地電流很小，三相線電壓仍然保持對稱關係，不影響對負荷連續供電，故不必立即跳閘，規程規定可以繼續運行l～2h。但是，由於接地點的出現，此時系統中非故障相的對地電壓升至原電壓的1.732倍，對電網的絕緣形成威脅，很容易在電網的薄弱地點誘發另一點接地，從而形成相間短路。隨著系統容量的增加，線路總長度的增加，電容電流越來越大，弧光接地引起的過電壓倍數甚高。
為此，國內外的科技工作者相繼在接線方式、限制過電壓措施和接地保護等方面進行了研究，渴望能夠最大限度地減少單相接地故障發生的機率，而且，一旦發生了單相接地故障，也希望能儘快選出故障線路以便及時排除故障。而經消弧線圈接地系統發生單相接地故障時，由於故障線路與非故障線路的零序電流的相位和幅值都比較接近，從而導致選線誤判率偏高的問題。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供一種小電流接地系統單相接地選線的方法，解決目前經消弧線圈接地系統發生單相接地故障時由於故障線路與非故障線路的零序電流的相位和幅值都比較接近，而導致的選線誤判率偏高的問題。
為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：
一種小電流接地系統單相接地選線的方法，其特徵在於，包括如下步驟：
步驟1、採集母線或出線的零序電壓，出線的零序電流，實時計算零序電壓幅值；
步驟2、當零序電壓幅值大於選線啟動電壓時認為母線或出線發生單相接地故障，進入步驟3；
步驟3、截取故障發生時前後各一個周波的零序電流及零序電壓的數據，並對暫態零序電壓與暫態零序電流數據進行小波包變換；
步驟4、比較小波包變換後暫態零序電流與暫態零序電壓的相位，若相位相同則為非故障線路，若相位相反則為故障線路，從而完成接地選線。
優選，小波包變換所採用的是緊支集正交小波基DB10小波。
優選，小電流接地系統是3kV-66kV小電流接地系統。
本發明的有益效果是：
(1)僅採用本線路的暫態零序電壓與暫態零序電流判斷是否存在接地故障，無需其他線路的零序電流數據，因此本方法可以用於集中式的接地保護裝置，也可以用於單間隔的保護裝置中。
(2)接地故障暫態過程與電網結構、參數、運行方式相關。暫態電流遠大於穩態電容電流，暫態最大電流值與故障電壓初始相角有關，暫態電流不受消弧線圈的影響，弧光接地和間歇性接地暫態分量更豐富，解決利用穩態電流選線不準確的問題。
附圖說明
圖1是本發明一種小電流接地系統單相接地選線的方法的流程圖；
圖2是本發明在接地選線裝置中實現的接線示意圖；
圖3是本發明在饋線保護裝置中實現的接線示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
一種小電流接地系統單相接地選線的方法，如圖1所示，包括如下步驟：
步驟1、採集母線或出線的零序電壓，出線的零序電流，實時計算零序電壓幅值。
步驟2、當零序電壓幅值大於選線啟動電壓時認為母線或出線發生單相接地故障，進入步驟3。
步驟3、截取故障發生時前後各一個周波的零序電流及零序電壓的數據，並對暫態零序電壓與暫態零序電流數據進行小波包變換。
為了與信號特徵相匹配，小波變換的解析度在時頻平面上，不是固定不變而是隨頻率變化的，即頻率解析度隨頻率的升高而降低，而正是小波變換的這種自適應性導致小波變換時-頻分析的一個新問題，那就是所謂的「高頻低解析度」問題。而由小波變換發展而來的小波包(wavelet packet)技術，彌補了這一不足，從而可以根據信號特性和分析要求在一定頻域範圍內任意選擇解析度。
快速準確選出故障支路的關鍵在於，利用小波包技術準確地採集到零序電流、零序電壓的暫態微弱的突變信號，分析出其明顯區別於非故障支路的特徵。本發明中小波包變換所採用的是緊支集正交小波基DB10小波，也就是L＝10時的DB小波，即10階DB小波。
步驟4、比較小波包變換後暫態零序電流與暫態零序電壓的相位，若相位相同則為非故障線路，若相位相反則為故障線路，從而完成接地選線。
其中，小電流接地系統是3kV-66kV小電流接地系統，可應用於中性點不接地和經消弧線圈接地的系統中。以圖2為例，採用一臺接地選線裝置實現選線功能，選線裝置通過電纜完成對母線零序電壓採集、各饋線支路零序電流的採集，進而完成接地選線。以圖3為例，採用將選線功能嵌入饋線保護裝置的方法，保護裝置通過電纜完成對母線零序電壓和饋線零序電流的採集，完成接地選線。
本發明的有益效果是：
(1)僅採用本線路的暫態零序電壓與暫態零序電流判斷是否存在接地故障，無需其他線路的零序電流數據，因此本方法可以用於集中式的接地保護裝置，也可以用於單間隔的保護裝置中。
(2)接地故障暫態過程與電網結構、參數、運行方式相關。暫態電流遠大於穩態電容電流，暫態最大電流值與故障電壓初始相角有關，暫態電流不受消弧線圈的影響，弧光接地和間歇性接地暫態分量更豐富，解決利用穩態電流選線不準確的問題。
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或者等效流程變換，或者直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。