本發(fā)明涉及電力設(shè)備的保護和控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種高阻接地故障線路檢測方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在發(fā)生接地故障時，中性點經(jīng)小電阻接地設(shè)備能夠快速識別并切除故障線路，因此在新建城市電網(wǎng)中得到越來越多的應(yīng)用。中性點經(jīng)小電阻接地設(shè)備能切除小電阻接地故障，目前，中性點經(jīng)小電阻的10kv設(shè)備零序電流保護只能切除過渡電阻100歐以下的接地故障。當(dāng)小電阻接地設(shè)備發(fā)生高阻接地故障時，故障特征不明顯，往往長時間無法被切除，對路過的行人的人身安全造成威脅，甚至?xí)?yán)重影響供電的可靠性。目前，考慮到高阻接地的強阻尼作用，高阻接地的故障檢測主要以穩(wěn)態(tài)量判據(jù)作為主要依據(jù)。以穩(wěn)態(tài)量判據(jù)作為主要依據(jù)時，由于故障量小，對精度要求較高，需采用專用零序ct(currenttranfer，電流互感器)進(jìn)行零序過流保護，但專用零序ct的極性難以校驗，導(dǎo)致故障檢測效果較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：基于此，有必要針對專用零序ct的極性難以校驗，導(dǎo)致故障檢測效果較差問題，提供一種高阻接地故障線路檢測方法和系統(tǒng)。一種高阻接地故障線路檢測方法，包括以下步驟：獲取小電阻接地系統(tǒng)的零序有功功率絕對值的門檻值以及小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值；當(dāng)存在一條線路的零序有功功率絕對值與所述零序有功功率絕對值的門檻值之間的大小關(guān)系滿足預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件時，啟動小電阻接地系統(tǒng)的高阻接地保護裝置；在所述高阻接地保護裝置啟動后，比較小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值，將數(shù)值最大的零序有功功率絕對值對應(yīng)的線路判定為高阻接地故障線路。一種高阻接地故障線路檢測系統(tǒng)，包括：獲取模塊，用于獲取小電阻接地系統(tǒng)的零序有功功率絕對值的門檻值以及小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值；啟動模塊，用于當(dāng)存在一條線路的零序有功功率絕對值與所述零序有功功率絕對值的門檻值之間的大小關(guān)系滿足預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件時，啟動小電阻接地系統(tǒng)的高阻接地保護裝置；判斷模塊，用于在所述高阻接地保護裝置啟動后，比較小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值，將數(shù)值最大的零序有功功率絕對值對應(yīng)的線路判定為高阻接地故障線路。上述高阻接地故障線路檢測方法和系統(tǒng)，根據(jù)零序有功功率絕對值的門檻值以及零序有功功率絕對值，判斷是否啟動小電阻接地系統(tǒng)的高阻接地保護裝置，并根據(jù)各線路的零序有功功率絕對值之間的大小關(guān)系來判斷線路是否存在高阻接地故障特征，不需要驗證專用零序ct的極性，具有良好的檢測效果。附圖說明圖1為本發(fā)明第一實施例中高阻接地故障線路檢測方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明一個實施例中所應(yīng)用的中性點經(jīng)小電阻系統(tǒng)主接線示意圖；圖3為本發(fā)明一個實施例中零序ct極性正接時小電阻接地系統(tǒng)高阻接地故障的相量圖；圖4為本發(fā)明一個實施例中零序ct極性反接時小電阻接地系統(tǒng)高阻接地故障的相量圖；圖5為本發(fā)明第二實施例中高阻接地故障線路檢測方法的流程示意圖；圖6為本發(fā)明一個實施例中高阻接地故障線路檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明一個實施例中的高阻接地故障線路檢測方法，包括以下步驟：s101，獲取小電阻接地系統(tǒng)的零序有功功率絕對值的門檻值以及小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值；具體地，可以通過交流量采集裝置采集零序電壓和零序電流，本發(fā)明的實施例中，零序電壓指的是開口三角零序電壓，零序電流指的是各線路的零序電流，根據(jù)系統(tǒng)的零序電壓和各線路的零序電流來計算小電阻接地系統(tǒng)中零序有功功率絕對值的門檻值以及零序有功功率絕對值。各線路可采用相同的零序有功功率絕對值的門檻值。s102，當(dāng)存在一條線路的零序有功功率絕對值與所述零序有功功率絕對值的門檻值之間的大小關(guān)系滿足預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件時，啟動小電阻接地系統(tǒng)的高阻接地保護裝置；在一個具體的實施例中，預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件是指零序有功功率絕對值要大于零序有功功率絕對值的門檻值，其中，零序有功功率門檻值可以根據(jù)小電阻接地系統(tǒng)的中性點接地電阻rr以及抗過渡電阻水平rg計算。s103，在所述高阻接地保護裝置啟動后，比較小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值，將數(shù)值最大的零序有功功率絕對值對應(yīng)的線路判定為高阻接地故障線路。具體地，小電阻接地系統(tǒng)中可以包括多條線路，計算各條線路的零序有功功率絕對值，存在高阻接地故障的線路的零序有功功率絕對值比正常運行電路的零序有功功率絕對值大。下面結(jié)合具體的例子對步驟s102和s103中故障線路的判斷依據(jù)做詳細(xì)介紹。中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)線路的接線圖如圖2，可以為10kv接地系統(tǒng)，含四條線路：線路1、線路2、線路3以及線路4，圖中接地變指的是接地變壓器，其中線路4發(fā)生了經(jīng)過渡電阻接地故障，a、b和c為三相不同的電路，rr為中性點接地電阻，rg為接地故障過渡電阻，中性點接地電阻rr可以為6～20歐姆,而接地故障過渡電阻rg可以為100～1000歐姆范圍內(nèi)。設(shè)接地變中性點零序電壓為忽略接地變阻抗，則10kv母線三相電壓因為中性點電壓偏移，分別為根據(jù)基爾霍夫電流定律，存在式(1)：其中，和分別為a，b，c三相電壓額定值。式(1)中，為電源的三相電流之和，為各線路的三相電流之和，rr為接地變中性點接地電阻。在三相參數(shù)對稱、負(fù)荷對稱時，電源支路及各非故障線路的三相電流之和經(jīng)計算后為即三相對地電容電流為其中，j為虛數(shù)單位，j2＝-1，ω為工頻對應(yīng)的角速度，對于50hz工頻即為ω＝2π×50，c為線路的單相對地電容大小，下同。對于故障線路，除了三相對地電容電流還存在由于接地故障過渡電阻rg產(chǎn)生的對地電流，假設(shè)在與母線相距為l處發(fā)生接地故障，單位長度的電抗為x，則以a相接地為例，rg產(chǎn)生的對地電流為：由將上述結(jié)果帶入式(1)，則轉(zhuǎn)化為式(2)：根據(jù)上述分析，對于第n條非故障線路，零序電流為作用下產(chǎn)生的對地電容電流：式(3)中n為非故障線路的序號，對應(yīng)圖2，n＝1、2、3，cn為第n條線路電容值。對于故障線路，零序電流為三相對地電容電流與接地故障過渡電阻rg產(chǎn)生的對地電流之和：式(4)中∑c為系統(tǒng)對地電容之和，c4為故障線路對地電容。根據(jù)公式3和4，非故障線路和故障線路的零序電流與零序電壓的相量關(guān)系如圖3所示，其中，零序電流的大小為3i0。若專用零序ct極性接反，則相量圖如圖4所示。根據(jù)圖3和圖4，分析有功功率p0＝u0×3i0×cosθ，θ為零序電流與零序電壓之間的夾角，i0和u0分別為零序電流的幅值和零序電壓的幅值。對于非故障線路，不論專用零序ct極性正反，零序有功均為0，而對于故障線路，專用零序ct極性正接與反接時的絕對值相等，而正負(fù)相反，取零序有功的絕對值，則數(shù)值相等。對于中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，使用零序有功絕對值作為區(qū)分故障線路和非故障線路的依據(jù)，是有明顯的區(qū)分度的。因此，采用零序有功功率絕對值來檢測接地故障，可以防止專用零序ct極性的影響。根據(jù)式(4)，對于故障線路，計算零序有功功率時，僅部分參與計算，j3ω(∑c-c4)部分產(chǎn)生的零序有功功率為0。因此，得到有功功率絕對值為：式(2)中，在高阻接地的情況下，考慮rg在100～1000歐姆范圍內(nèi)，lx遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于rg，可忽略。考慮架空線的情況，一般架空線單位對地電容為6pf/km左右，折算為導(dǎo)納約為5.7μs/km，系統(tǒng)規(guī)模相當(dāng)于100km架空線時的對地導(dǎo)納為0.570ms，而接地變中性點接地電阻一般為6～20歐姆，折算為導(dǎo)納在20ms以上，遠(yuǎn)大于系統(tǒng)對地導(dǎo)納，因此也可忽略，得到如下接地變中性點電壓的近似計算公式：ea為的幅值。帶入式(5)中，得到零序有功功率絕對值的近似計算公式：對于電纜線路居多，或者電網(wǎng)規(guī)模很大時，系統(tǒng)對地電容電流較大，不宜直接忽略時，可得：根據(jù)式(4)，不能忽略時，j3ω(∑c-c4)會形成零序無功功率部分，可得：q0為零序無功功率。對于同一個小電阻接地系統(tǒng)，中性點接地電阻rr是一定的，根據(jù)式8和式9，|p0|隨著接地電阻rg的增大而減小，隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大而減小，|q0|會隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大而增大。上述分析均基于高阻接地時過渡電阻rg明顯大于故障點到母線的線路電抗lx的前提下，適用于100歐及以上過渡電阻接地的情況。另外，考慮到分布式電阻、誤差等因素的影響，非故障線路的零序有功功率不會完全為0，但是會呈現(xiàn)出零序無功功率遠(yuǎn)大于零序有功功率的特征，而故障線路具有明顯的零序有功功率，零序功率分布上是不同的。另外，使用電磁暫態(tài)仿真軟件(pscad，powersystemscomputeraideddesign)軟件對圖2中的系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真，電壓等級為10.5kv，中性點接地電阻為10歐。過渡電阻在100歐～1000歐范圍內(nèi)選擇，計算10kv母線處零序電壓及流經(jīng)各條配電線路的零序電流，并計算各條線路的零序有功功率絕對值。不同過渡電阻對應(yīng)的各線路的|p0|、|q0|如表1和表2所示，采用二次值，單位w、var：表1不同過渡電阻時各線路的|p0|rg(ω)線路1線路2線路3線路41001.33e-34.21e-42.24e-34.812003.74e-41.18e-46.27e-41.354009.91e-53.13e-51.66e-40.3586004.49e-51.42e-57.54e-50.1628002.55e-58.05e-64.28e-50.092110001.64e-55.18e-62.76e-50.0592表2不同過渡電阻時各線路的|q0|表1中，線路4的零序有功功率絕對值與公式(7)的計算結(jié)果是吻合的。擴大系統(tǒng)規(guī)模，增大系統(tǒng)對地電容的總量，不同過渡電阻時的仿真結(jié)果如下表所示：表3不同過渡電阻時各線路的|p0|rg(ω)線路1線路2線路3線路41000.02480.01150.06083.312007.11e-33.29e-30.01750.9514001.91e-38.84e-44.69e-30.2556008.70e-44.03e-42.13e-30.1168004.95e-42.29e-41.22e-30.066210003.19e-41.48e-47.83e-40.0427表4不同過渡電阻時各線路的|q0|rg(ω)線路1線路2線路3線路41000.4580.3530.6182.122000.1310.1010.1770.6094000.03530.02730.04770.1646000.01610.01240.02170.07458009.15e-37.06e-30.01240.042410005.90e-34.55e-37.96e-30.0273上述仿真結(jié)果與理論公式推導(dǎo)是一致的。在上述實施例中，由于高阻接地故障存在故障量小的特點，對精度要求較高，可以盡量采用專用零序ct，但專用零序ct的極性難以校驗。上述實施例零序電流采用專用零序ct接入，并且能夠自適應(yīng)零序ct的極性，保證了高阻接地故障判斷對精度的要求。上述例子對步驟s102和s103中故障線路的判斷依據(jù)做了詳細(xì)介紹，具體應(yīng)用基于上述預(yù)設(shè)條件，能夠自適應(yīng)專用零序ct極性反接的情況，不需要校驗專用零序ct的極性，采用各線路相互比較的方法，能夠適應(yīng)高阻接地時故障特征量小需要精確測量的特點，最大檢測過渡電阻能力能達(dá)到990歐。其中，本發(fā)明的一個實施例中高阻接地故障線路檢測方法，在將數(shù)值最大的零序有功功率絕對值對應(yīng)的線路判定為高阻接地故障線路之后，還可以包括以下步驟：啟動跳閘計時器進(jìn)行計時；當(dāng)跳閘計時達(dá)到預(yù)設(shè)的跳閘計時閾值時，執(zhí)行保護跳閘隔離故障線路。如圖5所示為完整的高阻接地故障線路檢測方法流程示意圖，采集系統(tǒng)零序電壓和各線路零序電流，用于計算各線路的零序有功功率絕對值|p0|，當(dāng)線路中零序有功功率絕對值|p0|大于零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻時，選取零序有功功率絕對值|p0|最大的線路，判定為高阻接地故障線路。并啟動跳閘計時器，當(dāng)跳閘計時器達(dá)到預(yù)設(shè)的跳閘計時閾值時就可以啟動跳閘，隔離故障線路。若在達(dá)到跳閘計時閾值之前，零序有功功率絕對值條件不滿足，或線路的零序有功功率絕對值不是所有線路中最大的，則高阻接地保護返回，跳閘計時器清零。本發(fā)明實施例中的跳閘計時器可以是一個定時器，線路出現(xiàn)高阻接地故障時開始計時，當(dāng)定時器達(dá)到跳閘計時閾值時，認(rèn)為該線路存在高阻接地故障特征，可以執(zhí)行保護跳閘隔離故障，在執(zhí)行保護跳閘的同時，也可以啟動報警系統(tǒng)，通過報警系統(tǒng)檢修人員可以及時地發(fā)現(xiàn)具體的故障位置，并及時地進(jìn)行檢修，及時恢復(fù)正常供電。通過上述實施例，能夠準(zhǔn)確檢測高阻接地故障，避免誤判的現(xiàn)象出現(xiàn)，在配電線路發(fā)生高阻接地故障時，能及時被切除，不僅能避免過路行人因配電線路掉落地面產(chǎn)生的跨步電壓或接觸電壓而危害路過的行人，還能保證上一級接地變壓器不至于受到故障的影響，提高了供電的可靠性。其中，本發(fā)明的一個實施例中的高阻接地故障線路檢測方法，所述獲取小電阻接地系統(tǒng)中零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻以及零序有功功率絕對值|p0|之后，還包括以下步驟：根據(jù)零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻以及零序有功功率絕對值|p0|設(shè)置零序有功功率絕對值條件。其中，零序有功功率絕對值條件可以為|p0|＞|p0|門檻，當(dāng)任意一條線路滿足零序有功功率絕對值條件時，判定小電阻接地系統(tǒng)存在高阻接地故障特征。上述實施例，通過判斷線路是否滿足預(yù)設(shè)零序有功功率絕對值條件來判斷小電阻接地系統(tǒng)是否存在高阻接地故障特征，無需校驗專用零序ct的極性，能夠自適應(yīng)專用零序ct極性反接的情況，有助于提高故障的檢測效果。在一個具體的實施例中，獲取零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻可以通過以下步驟：獲取小電阻接地系統(tǒng)的中性點接地電阻rr和接地故障過渡電阻rg；根據(jù)所述中性點接地電阻rr和接地故障過渡電阻rg計算零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻。上述實施例中，中性點接地電阻rr可以為6～20歐姆,而接地故障過渡電阻rg可以為100～1000歐姆范圍內(nèi)，通過算零序有功功率絕對值的門檻值，為預(yù)設(shè)零序有功功率絕對值條件做鋪墊，通過預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件可以判定是否存在高阻接地故障特征。及時識別高阻接地故障特征對及時啟動高阻接地保護至關(guān)重要。具體的，本發(fā)明的一個實施例中零序有功功率門檻值|p0|門檻根據(jù)小電阻接地系統(tǒng)的中性點接地電阻rr以及抗過渡電阻水平rg計算，計算方法按照下式進(jìn)行：式中，ea為相電壓額定值，保護采用二次值計算，取57.74v；是考慮接入開口三角電壓的二次額定值為100v，與相電壓有倍關(guān)系；kr為可靠系數(shù)，為保證高阻接地保護的靈敏性，取0.5～0.8，典型值取0.6；rr為中性點接地電阻，rg為抗過渡電阻水平，本發(fā)明的實施例中ea、kr、rr、rg的意義都相同。對各線路的零序有功功率絕對值|p0|與零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻進(jìn)行比較，即任意一條線路滿足下式時判定小電阻接地系統(tǒng)存在高阻接地故障特征，高阻接地保護啟動：本發(fā)明的所有實施例中，高阻接地保護啟動指的是高阻接地保護裝置啟動。上述實施例可以得到零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻，配電線路中零序有功功率絕對值|p0|大于上述零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻是配電線路發(fā)生高阻接地故障的判定條件?？梢酝ㄟ^對零序有功功率絕對值|p0|與零序有功功率絕對值的門檻值|p0|門檻的比較來判斷是否發(fā)生高阻接地故障。上述實施例可以得到零序有功功率絕對值的門檻值，配電線路中零序有功功率的值大于上述零序有功功率絕對值的門檻值是配電線路是否存在高阻接地故障特征的判定條件，可以通過對零序有功功率絕對值與零序有功功率絕對值的門檻值的比較來判斷是否存在高阻接地故障特征。優(yōu)選的，本發(fā)明的小電阻接地系統(tǒng)高阻接地保護方法的實施例中，可靠系數(shù)通過下式進(jìn)行計算：上式中，kk為裕度系數(shù)，∑3ωc為全系統(tǒng)對地電容對應(yīng)的電納值，ω為工頻對應(yīng)的角速度。上述實施例中，kk可以取典型值0.85，當(dāng)工頻為50hz時，全系統(tǒng)對地電容對應(yīng)的電納值為ω＝2π×50?？煽肯禂?shù)的計算為零序有功功率絕對值的門檻值做鋪墊，可以通過對零序有功功率絕對值與零序有功功率絕對值的門檻值的比較來判斷是否發(fā)生高阻接地故障。如圖6所示，本發(fā)明的一個實施例的高阻接地故障線路檢測系統(tǒng)，包括：獲取模塊11，用于獲取小電阻接地系統(tǒng)的零序有功功率絕對值的門檻值以及小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值；啟動模塊12，用于當(dāng)存在一條線路的零序有功功率絕對值與所述零序有功功率絕對值的門檻值之間的大小關(guān)系滿足預(yù)設(shè)的零序有功功率絕對值條件時，啟動小電阻接地系統(tǒng)的高阻接地保護裝置；判斷模塊13，用于在所述高阻接地保護裝置啟動后，比較小電阻接地系統(tǒng)中各線路的零序有功功率絕對值，將數(shù)值最大的零序有功功率絕對值對應(yīng)的線路判定為高阻接地故障線路。上述實施例與本發(fā)明的高阻接地故障線路檢測中對應(yīng)的實施例相類似，此處不再贅述。另外，本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)高阻接地故障線路檢測方法。上述實施例與本發(fā)明的高阻接地故障線路檢測中對應(yīng)的實施例相類似，此處不再贅述。本發(fā)明還提供一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)高阻接地故障線路檢測方法。上述實施例與本發(fā)明的高阻接地故障線路檢測中對應(yīng)的實施例相類似，此處不再贅述。計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。另外，計算機可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(pga)，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12