[发明专利]一种零序全电流功率方向实现煤矿高压电网选择性漏电保护的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种漏电保护方法，尤其涉及一种利用零序全电流功率方向原理实现煤矿高压电网选择性漏电保护的方法，属于煤矿供电系统漏电保护技术领域。

背景技术

在当前的煤矿供电系统中，中性点不接地和中性点经消弧线圈接地是煤矿供电系统常用的两种中性点接地方式，漏电故障是煤矿电网发生概率最高的故障类型，零序有功方向型原理和零序无功方向型原理是漏电保护常用且实用的两种漏电保护原理，但是他们的适用范围和灵敏度受中性点接地方式的影响很大，另外，目前煤矿漏电保护的纵向选择性靠上下级保护的时间差配合来实现，但是按纵向时限整定困难，导致漏电保护无选择性。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种零序全电流功率方向实现煤矿高压电网选择性漏电保护的方法，不用区分中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，具有简单易行，判断精度高的特点，保证了煤矿高压电网漏电保护的横向选择性和纵向选择性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种零序全电流功率方向实现煤矿高压电网选择性漏电保护的方法，包括以下步骤：

（1）采样系统零序电压，计算并判断零序电压是否超过整定的门槛值，若超过则说明电网有漏电故障，进而，进行以下步骤；

（2）根据各支路零序全电流的采样值，判断出各支路零序全电流与系统零序电压之间的矢量关系，从而判断出发生漏电故障的支路，实现漏电保护的横向选择性；

（3）根据各开关处零序全电流功率的方向判断是否有故障零序电流流过，非故障支路上开关流过的自身的对地电容电流不视为故障零序电流，根据各开关的故障零序电流信息形成故障矩阵；

（4）根据电网的拓扑结构，利用矩阵算法得到故障判断矩阵，判断出漏电故障所在的区段，实现漏电保护的纵向选择性。

本发明的有益效果是：克服了中性点接地方式对漏电保护原理适用范围和灵敏度的影响，适用于中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，且不用区分这两种接地方式，并且克服了漏电保护纵向上下级时间差配合整定存在的困难，实现了煤矿漏电保护的横向选择性和纵向选择性，运算方便，简单易行，判断精度高，解决了煤矿供电系统高压电网漏电保护的无选择性问题。

附图说明

图1为本发明的选择性漏电保护方法流程图；

图2为本发明零序全电流功率方向中性点接地系统中的原理图；

图3为本发明零序全电流功率方向经消弧线圈接地系统中的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括以下步骤：

（1）使用零序电压互感器实时同步采样系统零序电压，计算采样得到的零序电压瞬时幅值，判断零序电压是否超过整定的门槛值，若超过则说明发生漏电故障，进行以下步骤，否则就继续计算零序电压瞬时幅值并于整定的门槛值比较；

（2）以系统零序电压矢量为参考，以系统零序电压矢量方向为横轴正方向。中性点不接地系统中，发生漏电故障时，非故障线路零序电容电流超前零序电压90°，考虑线路对地绝缘电阻等造成的有功电流分量，非故障支路的零序全电流在第一象限，故障支路的零序全电流在第三象限。当有功电流分量很小时，考虑零序互感器测量的角度误差，故障支路的零序全电流可能落在第四象限，如图2所示。中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈过补偿、全补偿和欠补偿程度不大时，流过故障支路的零序无功电流矢量的方向在纵轴正方向，当欠补偿的程度比较大时，流过故障支路的零序无功电流矢量的方向在纵轴负方向。考虑消弧线圈电阻和线路对地绝缘电阻等造成的有功电流分量，故障支路的零序全电流在第二或第三象限，非故障支路的零序全电电流在第一象限。当有功电流分量很小时，考虑零序互感器测量的角度误差，故障支路的零序全电流可能落在第四象限。零序全电流功率方向原理如图3所示。根据各支路零序全电流的采样值，判断出各支路零序全电流的功率方向，零序全电流在第一象限的支路判定为非故障支路，否则，判定为故障支路，实现漏电保护的横向选择性；

（3）根据各开关处零序全电流功率的方向判断是否有故障零序电流流过，非故障支路上开关流过的自身的对地电容电流不视为故障零序电流，根据各开关的故障零序电流信息形成故障矩阵，如果开关处零序全电流矢量在第一象限，则故障信息为0，否则故障信息为1，根据各开关的漏电故障信息得到故障信息矩阵G； 

（4）根据电网的拓扑结构，得到网络结构矩阵D，利用矩阵算法，将矩阵D和矩阵G相加得到故障判断矩阵P，根据故障判断矩阵P判断出漏电故障所在的区段，实现漏电保护的纵向选择性。 

本发明对于煤矿高压电网的漏电保护采用零序全电流功率方向原理构造判据和故障判断矩阵，根据零序全电流的功率方向，零序全电流在第一象限的支路判定为非故障支路，否则，判定为故障支路，如果开关处零序全电流矢量在第一象限，则故障信息为0，否则故障信息为1，实现了煤矿高压电压漏电保护的横向选择性和纵向选择性，解决了煤矿高压电网漏电保护无选择性的问题。具有运算方便，简单易行，判断精度高的优点，不用区分中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式。