[发明专利]小电阻接地系统单相高阻接地故障判定与保护方法及装置

说明书

本发明提供了小电阻接地系统单相高阻接地故障判定与保护方法及装置，所述方法包括以下步骤：1)母线零序电压互感器实时采样小电阻接地系统的母线零序电压，利用傅里叶算法计算母线零序电压的幅值；2)若母线零序电压幅值发生突变后超过设定的时间间隔T系统过流保护装置未动作，则判定系统发生单相高阻接地故障。在判定系统发生单相高阻接地故障时，估算故障线路的零序电流，并计算其幅值；基于各馈线出口处零序电流互感器实时采样馈线零序电流，并计算各馈线零序电流的幅值；对比各馈线零序电流与估算的故障线路零序电流的幅值，若某馈线零序电流幅值接近于估算的故障线路零序电流幅值，则判定该馈线为故障线路。本发明可靠实用，便于实现。

技术领域

本发明涉及一种小电阻接地系统单相高阻接地故障判定与保护方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。

技术背景

随着我国配电架空线路与电缆线路的发展与建设，配电网对地电容电流逐渐增加，消弧线圈接地系统难以可靠实现故障熄弧，系统长时间带故障运行存在巨大的安全隐患；而对于小电阻接地系统，当发生单相接地故障时，保护能快速准确判别故障线路，并及时切除故障线路或故障区段，避免系统继续带故障运行。因此，小电阻接地系统的应用将愈加广泛。然而，当单相接地故障的过渡电阻大于200欧时，故障电流将小于过电流保护整定阈值，保护将拒动。另外，当过渡电阻高达上千欧甚至数千欧时，非有效接地系统可以通过测量母线零序电压，并设置相应的零序电压启动或动作阈值来感知单相接地故障；但同样的故障条件下，小电阻接地系统的母线零序电压小于非有效接地系统的母线零序电压，其保护难以通过同样的方式来感知并切除高阻故障。

因此，如何准确识别小电阻接地系统高阻故障，及时切除故障线路、故障区段是我国继电保护领域亟待解决的关键难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种小电阻接地系统单相高阻接地故障判定与保护方法及装置，可靠实用，便于实现。

本发明所提供的技术方案为：

一种小电阻接地系统单相高阻接地故障判定方法，包括以下步骤：

1)母线零序电压互感器实时采样小电阻接地系统的母线零序电压，计算母线零序电压的幅值；

2)若母线零序电压幅值发生突变(考虑到不平衡负荷、不对称馈线参数、测量误差等引起的不平衡电压，判断的标准一般指零序电压瞬时值u₀大于额定相电压U_N的1.5％，即u₀1.5％U_N)后超过设定的时间间隔T系统过流保护装置未动作，则判定系统发生单相高阻接地故障，则判定系统发生单相高阻接地故障。

需要说明的是，系统正常运行时母线零序电压接近于0，而发生单相接地故障后母线零序电压会立即突变；当系统发生低阻接地故障后，系统过流保护装置会在一定的时间间隔内(一般会在0.5s内)切除故障线路。若零序电压突变超过设定的时间间隔，且系统过流保护装置未动作，则判定系统发生单相高阻接地故障。本发明中判断时间零序电压突变是否超过设定的时间间隔，进而判断是否发生单相高阻接地故障，可以排除瞬时性故障系统自行快速恢复的情况，将零序电压突变超过设定的时间间隔作为判定永久性故障的依据，可靠性高。

一种小电阻接地系统单相高阻接地故障中过渡电阻测量方法，采用上述方法判断系统是否发生单相高阻接地故障，在判定系统发生单相高阻接地故障时，根据公式(1)测量过渡电阻值：

式中，R_F为过渡电阻，R_N为系统中性点接地电阻(小电阻)，E_N为系统额定相电压幅值，U₀为母线零序电压幅值，R_N和E_N均为系统已知参数。