[发明专利]中性点非有效接地系统单相接地故障识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统配电网单相接地故障判别方法，特别是通过电力系统配电网中故障前后电压变化量建立的“低阈值，多判据”单相接地故障识别检测方法。

背景技术

我国配电网主要采用中性点非有效接地方式，包括中性点不接地和谐振接地，实际运行发现，该类系统中单相接地故障约占总故障的80%。发生单相接地故障后，故障相电压降低，非故障相电压升高，系统线电压不变，供电不受影响，系统允许继续运行2小时，但是长时间运行可能导致事故扩大或引发新的故障。因此针对单相接地故障选线定位成了研究重点，而单相接地故障的检测识别是准确投入消弧线圈、启动故障选线定位装置的基础。

在检测出系统发生单相接地故障发生后，需及时投入消弧线圈，并且启动单相接地故障选线定位装置，识别故障出线、判断故障位置。传统方法在识别单相接地故障时，以母线零序电压超过设定阈值作为条件判定，零序电压阈值范围为相电压的20%~35%，由于系统在不对称运行时亦会存在一定的零序电压，为区分该种情况，通常适当调高零序电压阈值。

然而实际系统发生单相接地故障时，常伴随故障电阻接地，此时母线零序电压将随着故障电阻的增大而迅速减小，并且当故障电阻达到一定水平时（与系统线路参数、消弧线圈参数有关），母线零序电压将可能低于设定阈值，传统基于母线零序电压阈值的识别方法将无法识别，消弧线圈不能及时投入，选线定位装置也将无法启动。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵敏、可靠的单相接地故障识别方法，克服传统方法在发生单相高阻接地故障时无法识别的缺点。

本发明的目的是这样实现的：一种中性点非有效接地系统单相接地故障识别方法，其特征是：通过实时采集母线零序电压和三相电压，当母线零序电压瞬时值或瞬时值变化量越限时进行识别：根据信号突变点即故障时刻，并分别计算零序电压和三相电压在故障时刻前、后一个周期的有效值及二者对应的变化量，当同时满足以下三个判别条件时，判定有单相接地故障发生；

上述判别条件为：零序电压有效值变化量大于0.05U_ph且小于或等于额定相电压U_ph；至少存在一相电压有效值变化量大于0.03U_ph且小于或等于0.8229U_ph；至少存在一相电压有效值变化量小于-0.03U_ph且大于或等于-Uph，但各参数值的设定不局限于此，需根据实际系统需要进行确定。

所述的中性点非有效接地系统单相接地故障识别方法，其特征是，还具有以下识别方法：检测信号突变点10秒后零序电压有效值，若10秒后零序电压有效值与故障时刻前零序电压有效值相比，前者大于后者0.05U_ph且小于U_ph，则判定有非瞬时性单相接地故障发生。

所述的中性点非有效接地系统单相接地故障识别方法，其特征是，当判定有单相接地故障发生时，投入消弧线圈，当判定有非瞬时性单相接地故障发生时，起动单相接地故障选线定位装置，从而识别故障出线、判别故障位置。

本发明通过对中性点非有效接地系统发生单相接地故障时的电压特征进行详细的理论分析和仿真分析，并基于电压变化量的“低阈值，多判据”等方式进行单相接地故障识别。

本发明主要解决配电网发生单相高阻接地故障的识别问题。利用零序电压瞬时值和瞬时突变值作为识别方案启动判据，当其中任意值越限时启动识别流程，根据信号突变点确定突变时刻，并计算确定信号突变点前后一个周波的零序电压和三相电压有效值并计算出其变化量；当且仅当零序电压变化量和各相电压变化量同时满足各判据条件时判定单相接地故障发生。该方法特殊之处在于：利用电压变化量进行识别，可以反映系统状态的突变，“低阈值”方案在设定电压变化量阈值时适当降低阈值，可使在高阻抗故障时能灵敏启动，“多判据”方案同时考虑了零序电压和三相电压的变化规律，保证了方法的可靠性，并且方法简单易于实现。

本发明的有益效果为：

1、利用电压变化量作为特征进行分析，可有效反映系统故障时状态的突变；

2、利用“低阈值”的方案可保证在发生高阻接地故障时系统电压变化特征很小时仍能识别；

3、利用“多判据”的方案同时考虑了发生单相接地故障各电压变化特征，保证了识别方法的可靠性。

附图说明

图1是单相接地故障模型图（即故障电路图）。

图2是中性点不接地系统零序电压和三相电压随故障电阻变化图。