[发明专利]一种实现小电流接地系统单相接地故障的选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及到小电流接地系统单相接地故障选线方法，用于66kV及以下中压电网系统的接地选线及故障定位。

背景技术

我国66kV及以下中压电网系统中性点均采用小电流接地系统，包括中性点不接地、经高阻接地和经消弧线圈接三种地方式，后者已在我国电力系统上升到主导地位。随着自动跟踪补偿技术的推进，单相接地故障特征越来越不明显，与之配套的接地选线装置的正确动作率越来越低，同时给配网自动化的故障定位造成很大的困难。世纪初，统计到80～90%的接地选线装置退出运行。近十多年来，尽管该项目的研究获得不小进展，但是判据种类繁多（有暂态分量法、稳态分量法和信号注入法三大类），适应性差，动作正确率仍不尽人意，继续研究、完善小电流接地系统接地故选线及定位技术是当前配网系统所关注重点技术之一。

2004年国家电网公司《10kV～66kV消弧线圈装置技术标准》出台，第“2.4.5.2”条的规定，消弧线圈接地系统的最大残流不超过5A，是指金属性接地故障，过渡电阻介入后，残流更小。2004年颁布了电力行业标准《小接地电流系统单相接地保护装置》（DL/T872—2004），第“4.5.1”规定，接地选线的最小工作电压为20V（占全电压的20%）,此时最大残流仅有1A，从电压三角形推算出过渡电阻上的压降占97.98%，这里规定了接地选线装置应满足过渡电阻的量化指标。研究适应高过渡电阻的选线判据成为接地选线的主体。

2006年中国专利公报公开了一种发明专利申请，《适用于快速自动消弧线圈接地系统的选线新方法》，专利公开号CN1819390A。对首半波原理进行了拓展，将首半波电流短时电量积分，选出故障线路。权利要求书第4条指出：“零序电压和零序电压变化量大于各自的动作门槛时：（1）分别计算各条出线的零序电流积分值┄┄”，以符号确定接地故障线路。实际上，线路出现接地故障时，零序电压u₀与零序电流i₀不是同时达到某阈值。装置检测到的u₀只是系统对地电容的两端电压，u₀不能突变，上升到阈值有时需要数个周波。而线路检测到的首半波i₀则包含突变的电容电流，有效存在时间小于5ｍＳ的。|U₀|滞后于|I₀|可达数十乃至百毫秒，当满足u₀≥|U₀|时，首半波特征已经消失。只有金属性接地故障、电压相位角在±90°近区、或者经小过渡电阻接地，|U₀|设置极低，两者才可能有重叠区，该方法才有效，但是毕竟不是绝大部分单相接地的特征，所以这种方法有很大的局限性。

利用暂态分量实现选线（首半波法、小波法等）的理论基础是认定接地瞬间过渡电阻大都满足（架空线路参数波阻取250～500Ω），由此推出接地故障瞬间产生的高幅值、高频率的衰减振荡电流比稳态值大十几倍乃至几十倍^[1]，高幅值的暂态特征可以保证首半波法、小波法的正确选线。这里使用了单回架空线路分布参数的波阻（250～500Ω）作为基础数据推导出来的首半波是衰减振荡电流，与实际情况有较大出入。一段母线上通常有十数条主线路，每条主线路上还有数条分支线路（包括电缆线路），等值L约比单回小一个数量级；变电站母线上、送出线路上还连接着高压变压器和数十乃至上百台配电变压器，每台变压器的入口电容约数百～数千微微法，均是集中参数，等值C约比单回线路大1～2个数量级；全部是电缆线路时，推算R只有数欧姆。少数金属性接地故障的过渡电阻可能与此值接近，当过渡电阻把u₀降低到规程规定的20%相电压必须正确动作时，i₀首半波不存暂态的衰减振荡，或者说自由分量微乎其微且极其短暂，各种暂态判据自然失效。有研究机构总结出，小波法距离实用还遥远^[2]。

小电流接地系统接地选线是电力企业一项重要的实用技术，至今没有得到很好的解决是不争的事实。考虑到目前的技术水平，电力行业标准《小接地电流系统单相接地保护装置》（DL/T872-2004）和国家电网公司企业标准《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术规范》（Q/GDW369-2009）针对小电流接地系统中的三种不同的接地方式（不接地系统、消弧线圈接地系统和高电阻接地系统），允许采用不同的原理进行选线。本方法试图寻求一种判据简单且适应小电流接地系统中的三种接地方式的接地选线方案。

发明内容