[发明专利]一种小电阻接地系统单相高阻接地故障检测方法

说明书

本发明公开了一种小电阻接地系统单相高阻接地故障检测方法，其根据单相瞬时无功理论，利用母线零序电压以及馈线的零序电流计算瞬时有功功率和瞬时无功功率，再由此计算得该馈线的功率因素平方值，通过功率因素平方值的大小及其持续时间来判断线路是否发生了单相接地故障，从而提高保护对单相高阻接地故障的灵敏性。

技术领域

本发明涉及配电网继电保护技术领域，特别涉及一种小电阻接地系统单相高阻接地故障检测方法，适用于中性点采用小电阻接地方式的配网系统的馈线保护。

背景技术

由于城市用地日益紧张，电缆线路在配网中所占的比例日渐增大，具有能够有效限制弧光接地过电压、消除系统各种谐振过电压以及及时切除故障线路等众多优点的小电阻接地方式在我国大中型城市配网中已得到了广泛应用。

单相接地故障作为配网主要的故障类型之一，目前主要的保护配置方案是阶段式零序电流保护方案，但其灵敏性受过渡电阻的影响较大。配电网作为电能输送的终端，馈线所处的环境较复杂，容易发生单相经高阻接地故障，而应对高阻接地故障现主要依靠零序电流Ⅱ段动作，但由于要躲过区外发生单相接地故障时流过本线路的对地电容电流值，其整定值一般较大，导致其对高阻接地故障的灵敏性较低，无法切除故障线路。虽然高阻接地故障的故障电流小，但若任其长期存在，势必会对设备的绝缘造成很大的威胁，继而引发诸如相间短路等更为严重的故障，扩大故障范围；同时电弧燃烧所产生的高温以及过电压都有可能造成人身安全问题。

现今也有采用零序功率方向保护元件的案例，但是由于存在接地小电阻，导致故障线路和非故障线路的零序功率方向只相差了90度左右，在发生高阻接地时，零序电压电流较小，容易产生较大的计算误差，导致发生误判，且其极性校验困难，效果不理想。现有的高阻接地故障检测方法绝大部分是针对小电流接地系统的，且集中在利用谐波和暂态能量方面，其是否适用于小电阻接地系统还有待验证；而针对小电阻接地系统的保护方法则较少，主要集中在利用电弧燃烧所带来的非线性特征方面，但是当其非线性特征不明显时，保护将失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，为了解决现有的阶段式零序电流保护对小电阻接地系统单相高阻接地故障灵敏性低的问题，提出了一种基于单相瞬时无功理论的小电阻接地系统单相高阻接地故障保护方法，其根据单相瞬时无功理论，利用母线零序电压以及馈线的零序电流计算瞬时有功功率和瞬时无功功率，再由此计算得该馈线的功率因素平方值，通过功率因素平方值的大小及其持续时间来判断线路是否发生了单相接地故障，从而提高保护对单相高阻接地故障的灵敏性。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种小电阻接地系统单相高阻接地故障检测方法，包括以下步骤：

S1.赋初值给零序电压突变启动值U_0.set、瞬时无功最小值Q_min、保护动作整定值Z_set以及动作持续时间设定值T_last；

S2.对母线的零序电压和馈线的零序电流进行采样，得到零序电压采样值序列u₀(n)以及零序电流采样值序列i₀(n)；

S3.判断是否满足|u₀(n)-u₀(n-1)|>U_0.set；

a.如果满足，则继续进行下面的流程；

b.如果不满足，则保护无需动作，返回步骤S2；

S4.延迟一段时间后，根据以下公式分别计算瞬时有功功率p(n)和瞬时无功功率q(n)：

式中T＝20ms×SR，SR为采样频率；