一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘方法，涉及一種中性點(diǎn)不接地、消弧線圈接地或 高阻接地系統(tǒng)中壓配電網(wǎng)單相接地故障自適應(yīng)跳閘方法，屬于配電網(wǎng)故障保護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)6~35kV中壓配電網(wǎng)多采用小電流接地方式，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地 故障的幾率最_，可占總故障的80%。小電流接地故障后，允許系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn) 行以提高供電可靠性，但也存在較大的安全隱患。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)普遍存在的間歇性弧光接地故 障，由于電荷的累積效應(yīng)會(huì)在健全相上產(chǎn)生過(guò)電壓，可能使健全相絕緣擊穿引發(fā)兩相接地 短路故障；當(dāng)故障點(diǎn)位于電纜線路時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的接地弧光電流也可能燒穿故障點(diǎn)絕緣，使其 發(fā)展為相間短路故障；當(dāng)故障點(diǎn)處于危險(xiǎn)環(huán)境(如石化企業(yè)、煤礦等）時(shí)，電弧電流容易引燃 周圍易燃易爆氣體。長(zhǎng)時(shí)間帶接地故障運(yùn)行，可能使故障范圍和嚴(yán)重程度擴(kuò)大，造成重大經(jīng) 濟(jì)損失，因此對(duì)接地故障進(jìn)行快速的選線、判斷故障危害程度并在必要時(shí)隔離故障顯得尤 為重要。
[0003] 近年選線技術(shù)的快速發(fā)展，其選線成功率越來(lái)越高，已能基本滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，但判 斷故障危害程度及隔離小電流接地故障還存在以下不足：①由于多種因素的影響（如故障 信息特征提取易受干擾，沒(méi)有針對(duì)不同類型的接地故障進(jìn)行合理信息配置，高阻或電弧接 地故障信息獲取較為困難等)，有可能造成選線裝置誤選，現(xiàn)有跳閘方法沒(méi)有考慮選線結(jié)果 的可靠性；②現(xiàn)有跳閘因素只考慮接地故障電氣量，并未涉及線路絕緣老化情況及已發(fā)生 故障對(duì)絕緣造成的破壞情況；③自動(dòng)重合閘技術(shù)將一些對(duì)絕緣破壞微弱可自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn) 行的接地故障跳閘，破壞了供電的持續(xù)性。
[0004] 本發(fā)明給出了一種新的，綜合利用故障選線結(jié)果可靠性、線路絕緣狀況、故障嚴(yán)重 程度及線路類型、負(fù)荷對(duì)供電可靠性需求情況的自適應(yīng)跳閘方法，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重接地故障、線 路絕緣老化很嚴(yán)重且選線結(jié)果的可靠性很高、負(fù)荷不是特別重要時(shí)就可以盡快跳閘，從而 避免轉(zhuǎn)化為更嚴(yán)重的故障；當(dāng)發(fā)生如穩(wěn)定的接地故障，絕緣條件很好，故障可自恢復(fù)時(shí)就不 必跳閘，以保持供電的持續(xù)性，該方法可以兼顧供電可靠性和安全性兩個(gè)因素。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種小電流接地故障跳閘方法。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重接 地故障、線路絕緣老化很嚴(yán)重且選線結(jié)果的可靠性很高、負(fù)荷不是特別重要時(shí)就可以盡快 跳閘，進(jìn)而避免更嚴(yán)重的故障；當(dāng)發(fā)生穩(wěn)定的接地故障，絕緣條件很好，故障可自恢復(fù)時(shí)就 不必跳閘，以保持供電的持續(xù)性。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：綜合考慮故障選線結(jié)果可靠性、線路 絕緣狀況、故障嚴(yán)重程度，并結(jié)合線路類型、負(fù)荷對(duì)供電可靠性需求情況自適應(yīng)的選擇故障 線路是否需要跳閘，實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：
[0007] (1)確定各饋線的線路類型和負(fù)荷等級(jí)及線路類型系數(shù)和負(fù)荷等級(jí)系數(shù)；
[0008] 電力線路的類型有電纜線路、架空線路和混合線路。架空線路和電纜線路的構(gòu)成 不同、所處的環(huán)境不同，由單相接地故障發(fā)展為兩相或三相短路故障的概率、瞬時(shí)故障發(fā)展 為永久性故障的概率也不同。線路類型對(duì)跳閘的影響用線路類型系數(shù)k t來(lái)表示。
[0009] 不同等級(jí)的負(fù)荷對(duì)供電可靠性的需求是不同的。一級(jí)負(fù)荷在單相接地故障時(shí)不允 許跳閘；二級(jí)負(fù)荷在極其嚴(yán)重接地故障時(shí)跳閘；三級(jí)負(fù)荷在稍嚴(yán)重接地故障下跳閘。負(fù)荷 重要程度對(duì)跳閘的影響用負(fù)荷等級(jí)系數(shù)k g來(lái)表示，kg隨負(fù)荷重要程度的增加而增大。
[0010] (2)確定故障選線結(jié)果可靠性、線路絕緣情況、故障嚴(yán)重程度的量化方法；
[0011] ①故障選線結(jié)果可靠性的評(píng)估
[0012] 故障暫態(tài)幅值、持續(xù)時(shí)間即故障能量，波形之間的極性關(guān)系是影響選線結(jié)果可靠 性的主要因素。
[0013] 故障能量：故障電流的大小和故障持續(xù)時(shí)間是影響選線結(jié)果可靠性的主要決定因 素，用故障能量W來(lái)表示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘方法，通過(guò)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障選線結(jié)果可靠性、線 路絕緣水平、故障嚴(yán)重程度，并綜合考慮線路類型、負(fù)荷對(duì)供電可靠性的需求等情況，自適 應(yīng)選擇故障線路是否需要跳閘及何時(shí)跳閘的保護(hù)，該方法采用如下步驟： (1) 確定各饋線的線路類型和負(fù)荷等級(jí)及線路類型系數(shù)和負(fù)荷等級(jí)系數(shù)； 線路類型、負(fù)荷重要程度對(duì)跳閘的影響分別用線路類型系數(shù)kt、負(fù)荷等級(jí)系數(shù)kg來(lái)表 /Jn 〇 (2) 確定故障選線結(jié)果可靠性、線路絕緣情況、故障嚴(yán)重程度的量化方法； (3) 設(shè)定選線結(jié)果可靠性、線路絕緣狀況、故障嚴(yán)重程度的整定值； 對(duì)選線結(jié)果可靠性設(shè)置兩級(jí)整定值CMll、CMl2 (CMll > CMl2)，其中當(dāng)選線結(jié)果可靠性系 數(shù)λ < Cm12時(shí)表明選線結(jié)果不可靠，當(dāng)Crell > λ > Cm12時(shí)選線結(jié)果可靠性較高，當(dāng) λ > Crell時(shí)，選線結(jié)果可靠性很高。同理對(duì)線路絕緣損壞情況設(shè)置兩級(jí)整定值CinslX ins2 (Cinsl > Cins2),當(dāng)λ ins < Cins2時(shí)表明線路絕緣狀況良好，當(dāng)Cinsl > λ ins > Cins2時(shí)表明絕緣 狀況遭到較嚴(yán)重破壞，當(dāng)λ ins > Cinsl時(shí)表明絕緣劣化很嚴(yán)重且遭到嚴(yán)重破壞。對(duì)故障嚴(yán)重 程度設(shè)置兩級(jí)整定值 ose2 (C〇sel〉C ose2 )，其中當(dāng)λ ose C〇se2 時(shí)故障不嚴(yán)重，當(dāng)Ctjsel > λ _ > c_2時(shí)故障較嚴(yán)重，當(dāng)λ _ > Cw時(shí)故障很嚴(yán)重。 (4) 在線采集數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)故障信息； (5) 判斷系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障； (6) 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在線確定故障選線結(jié)果可靠性、線路絕緣情況、故障嚴(yán)重 程度的量化值； (7) 判斷是否符合跳閘條件并確定跳閘時(shí)間； (8) 發(fā)出跳閘信號(hào)或直接跳閘。 其特征在于： 選線結(jié)果可靠性是根據(jù)故障暫態(tài)幅值、持續(xù)時(shí)間即故障能量和安全裕度來(lái)評(píng)定的；線 路絕緣情況是根據(jù)線路已鋪設(shè)或架設(shè)時(shí)間、本次故障距前次故障的時(shí)間間隔、發(fā)生此次接 地故障前本線路一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生瞬時(shí)性接地故障次數(shù)來(lái)評(píng)定的；故障嚴(yán)重程度是根據(jù)過(guò)電 壓幅值及持續(xù)時(shí)間、本次接地故障的持續(xù)時(shí)間及接地阻抗來(lái)評(píng)定的；選線結(jié)果可靠性、線路 絕緣情況、故障嚴(yán)重程度是根據(jù)各自評(píng)定因素進(jìn)行量化的。 跳閘條件為：當(dāng)選線結(jié)果可靠性很高，本次故障較嚴(yán)重且線路絕緣已遭到較嚴(yán)重破壞 時(shí)跳閘；當(dāng)選線結(jié)果可靠性較高，本次接地故障嚴(yán)重且將對(duì)線路絕緣造成重大威脅，或者線 路絕緣已遭到嚴(yán)重破壞時(shí)跳閘；當(dāng)選線結(jié)果可靠性很高，本次接地故障嚴(yán)重且將對(duì)線路絕 緣造成重大威脅，或者線路絕緣已遭到嚴(yán)重破壞時(shí)跳閘。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘方法的要求，其特征在于： 選線結(jié)果可靠性系數(shù)λ 為：λ = f(W，P )? P 2W15,其中W為故障能量
式中T為暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間，i(t)為故障線路的零序電流)，P為相關(guān)系數(shù)， K1為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；λ 的值越大，選線結(jié)果可靠性越大。 線路絕緣情況用絕緣指數(shù)λ ins為
，其中Ts為線路已鋪設(shè) 或架設(shè)時(shí)間、Ti為本次故障距前次故障的時(shí)間間隔、Nf為發(fā)生此次接地故障前本線路一定 時(shí)間內(nèi)發(fā)生瞬時(shí)性接地故障次數(shù)，K2為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；λ ins越大，絕緣劣化越明顯。 故障嚴(yán)重程度用λ_為：
，其中UotS故障過(guò)電壓， Tot為過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間，Τ。為本次接地故障的持續(xù)時(shí)間，Zf為本次接地故障的接地阻抗幾 種影響因素，K3為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；其中λ _越大，此次故障對(duì)線路危害越大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘方法的要求，其特征在于： 跳閘條件為： 設(shè)線路η發(fā)生單相接地故障： a) .當(dāng)選線結(jié)果可靠性很高，本次故障較嚴(yán)重且線路絕緣已遭到較嚴(yán)重破壞的情況下 跳閘。即：滿足
(1) 時(shí)跳閘。 b) .當(dāng)選線結(jié)果可靠性較高，本次接地故障嚴(yán)重且將對(duì)線路絕緣造成重大威脅，或者線 路絕緣已遭到嚴(yán)重破壞時(shí)跳閘。即滿足
時(shí)跳閘。 c) .當(dāng)選線結(jié)果可靠性很高，本次接地故障嚴(yán)重且將對(duì)線路絕緣造成重大威脅，或者線 路絕緣已遭到嚴(yán)重破壞時(shí)進(jìn)行跳閘。即滿足 時(shí)跳閘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小電流接地故障自適應(yīng)跳閘的新方法，通過(guò)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障選線結(jié)果可靠性、線路絕緣情況、故障嚴(yán)重程度，并綜合考慮線路類型、負(fù)荷對(duì)供電可靠性的需求等情況，自適應(yīng)選擇故障線路是否跳閘及何時(shí)跳閘。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：該自適應(yīng)跳閘方法可以提高供電可靠性，同時(shí)提高對(duì)設(shè)備和人身安全性、降低對(duì)通訊系統(tǒng)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免弧光過(guò)電壓等引發(fā)嚴(yán)重的相間故障的可能性。
【IPC分類】H02H7-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104682358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410109169
【發(fā)明人】薛永端, 沈本合, 張秋鳳
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年3月24日