[发明专利]电力系统小电流接地故障指示、分段方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统接地故障检测处理领域，具体涉及一种中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地系统中压配电网单相接地故障指示、分段方法。

背景技术

我国配电系统大多采用中性点不接地或谐振接地(经消弧线圈接地)的中性点接地方式。由于故障电流小、弧光造成的接地过程不稳定等原因，单相接地故障检测一直难以彻底解决。

中性点不接地电网中，单相接地时故障线工频零序电流等于所有健全线路对地电容电流之和，方向从线路指向母线。而健全线路零序电流等于自身对地电容电流，从母线指向线路。但在经消弧线圈接地系统中上述规律不再成立。

在经消弧线圈接地系统中，对于高次谐波由于消弧线圈的感抗增加即其补偿作用下降，而对地分布电容容抗下降。因此，对于零序电流中5次以上的谐波成份可以忽略消弧线圈的作用，即认为故障线路比非故障线路幅值大且方向相反。

故障时系统负序等效电路不同于零序等效电路，由故障产生的负序电流流经故障线路后直接通过变压器注入高压系统，而健全线路负序电流幅值非常小。

利用上述特征进行故障检测的方法各有优缺点，且都利用了故障时产生的稳态电流信号。由于稳态电流幅值小，且实际故障许多是如图4所示系统发生的闪弧故障，故障在电压接近最大值时发生而在电压过零点后消失，因此接地电流中基本上不存在稳定的稳态过程。给所有基于稳态的方法带来了局限性。

一般而言，故障产生的暂态电流比稳态电流大几倍到几十倍，且不受消弧线圈影响。因此，利用暂态信号的检测方法具有较高的可靠性和灵敏度。

目前利用暂态信号进行故障检测一般需要检测零序电压信号，需要安装三相电压互感器或零序电压滤过器，使得故障检测装置成本较高。

随着配网自动化的发展和故障管理功能的不断完善，要求对单相接地故障能够实现故障区段快速定位、隔离并恢复健全线路的供电，而不仅局限于传统的故障选线。特别是对于单出线长距离系统(如铁路自闭、贯通线路)有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够适用所有小电流接地系统、不受闪弧故障影响、只需安装一相电压互感器、可靠性高、具有自具特点的电力系统小电流接地故障指示、分段方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：该电力系统小电流接地故障指示、分段方法，通过各种在线检测装置的报警信息确定故障区段，实现过程为：

a以相电压或零序电流的变化作为故障的启动条件；

b根据暂态零序电流的变化确定故障起始时刻；

c对暂态相电压、暂态零序电流信号进行带通滤波；

d确定暂态信号的持续时间；

其特征在于：

a估算检测点背后零序等效电容；

b同时利用故障产生的暂态相电压和暂态零序电流有关信息作为故障指示、分段依据；

c根据故障发生后采集到得暂态相电压和暂态零序电流估算检测点背后零序等效电容，并根据零序电容的值确定故障检测装置是否动作报警；

只需一相电压信号，在每个检测点的一相上安装电压信号测量装置，提取暂态相电压、暂态零序电流中相应成份，使发生故障后在故障线路出口到故障点段上的各检测点满足关系：

(接地故障发生在电压互感器安装相)(1)

(接地故障发生在非电压互感器安装相)(2)

上式中，为装有电压互感器一相的相电压、i₀为暂态零序电流、L为检测点背后线模电感、C₀为检测点背后零序电容。

利用以下方法估算检测点背后等效电容：

应用接地故障后第三个采样值后的N个电压、电流的采样值(n＝3～N+3)，采用最小二乘算法，解如下方程，即可得到参数-C₀的估计值；