[發明專利]用于在接地故障保護中使用的方法和設備

有效

• 申請號: 201980032077.8
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN112119556B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 阿里·瓦爾羅斯;揚內·阿爾托寧
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02H3/16
• 分類號: H02H3/16;G01R31/08;H02H1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉雯鑫;姚文杰

一種用于在三相電網中的接地故障保護中使用的方法和設備，該設備被配置成：在網絡(50)中檢測相對地故障(60)；針對網絡的相(A，B，C)中的每一個，確定故障期間的相電流或者由于故障引起的相電流的變化；檢測網絡的故障相；基于故障相和相電流或相電流的變化確定接地故障電流的估計；確定電網的零序電壓或零序電壓的變化；以及基于接地故障電流的估計和零序電壓或者零序電壓的變化，確定相對地故障從測量點(40)起的方向。

技術領域

本發明涉及用于在三相電網中的接地故障保護中使用的方法和設備。

背景技術

諸如補償網絡、未接地網絡或高電阻接地網絡的高阻抗接地網絡中的接地故障保護功能可以基于對網絡的零序電壓(或中性點電壓、殘余電壓)和測量點處的殘余電流(或者和電流)的測量。監測中性點電壓的幅值并且將其與預定的設置值進行比較可以用作對電流連接網絡中某處的接地故障的通常指示。然而，對故障饋線和正常饋線或通常從測量點看到的故障方向的檢測不可能僅根據中性點電壓來進行，而是需要另外地例如對殘余電流的測量。此外，尤其在補償網絡和未接地網絡中，殘余電流的大小可能不是故障方向的選擇性指示，并且可能需要更先進的方法。

針對接地保護功能可以存在選擇性要求。這意味著例如僅“真的”故障饋線或饋線的故障線段應當被檢測為故障。例如，正常饋線或饋線的正常線段不應被檢測為故障，以避免網絡的正常部分的不必要的斷開，從而導致針對例如最終客戶的不期望的中斷。

應用于高阻抗接地網絡中的一些實際使用的保護功能可以劃分為四組：

1.基于電流的方法

2.基于功率的方法

3.基于導納的方法

4. 1至3的任意組合

在基于電流的方法中，保護的操作量為殘余電流相量，可以將其幅值、實部或虛部或者相角與預定閾值進行比較。在基于功率的方法中，保護的操作量為殘余功率相量可以將其幅值、實部或虛部或者相角與預定閾值進行比較。以及在基于導納的方法中，保護的操作量為殘余(中性)導納相量可以將其幅值、實部或虛部或者相角與預定閾值進行比較。尤其在補償網絡和未接地網絡中，幅值標準通常不是故障方向的選擇性指示。

在補償網絡中，例如，在饋線開始處測量的殘余電流通常可能不等于在故障位置處從故障的相向地流動的接地故障電流殘余電流通常僅是接地故障電流的一部分，并且殘余電流與接地故障電流之間的關系可以被寫為：

或 式1a

其中，

等于接地故障電流的由故障饋線本身產生的一部分。完全接地故障(solidearth fault)(即，故障電阻等于零歐姆)期間的值可以通過使用式2來求近似(忽略饋線本身的自然電阻性損耗)：

其中，

是未補償的饋線的接地故障電流

ω＝2·π·f_n，是網絡的標稱角頻率，

f_n是網絡的標稱頻率(例如，50Hz或60Hz)

C_0Fd是總的饋線的相對地(phase-to-earth)電容(每相)

U_PE是操作相對地電壓幅值。

根據式1a、式1b和式2，可以推斷出：例如，在現代網絡中(尤其在農村網絡中)由于地下線纜的安裝的份額(share)增加，的值可能增加(與架空線相比，對于線纜，C_0Fd的值通常顯著更高)，并且與之間的差可能因此變得更大。這意味著殘余電流可能變得更差并且在故障位置處流動的接地故障電流的表現更差。