[發明專利]考慮三相不對稱度的相電壓幅值、相角變化率接地故障選相方法及裝置

在審

• 申請號: 202010412685.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111551824A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 史澤兵;丁曉兵;余江;喻錕;鄒豪;曾祥君;陳朝暉;李理;倪硯茹;鄭茂然;張弛;陳宏山;李正紅;高宏慧;張靜偉;吳江雄
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;長沙理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本發明公開了一種考慮三相不對稱度的相電壓幅值、相角變化率接地故障選相方法及裝置。包括以下步驟：1)實時監測零序電壓，當系統內零序電壓大于15％相電壓，進行下一步。2)記錄此時各相對地電壓的幅值與相角，結合故障前的各相對地電壓的幅值與相角，計算各相對地電壓的幅值與相角變化率。3)根據系統運行方式，利用與之相對應的相電壓幅值、相角變化率聯合選相判據，選取故障相。本發明在不同接地過渡電阻、中性點不接地以及消弧線圈各補償狀態下均適用，且充分考慮了三相不對稱度、對地泄露電阻所產生的影響，大幅提升選相準確度。

技術領域

本發明涉及配電網接地故障選相的技術領域；特別涉及一種考慮三相不對稱度的相電壓幅值、相角變化率接地故障選相方法及裝置。

背景技術

我國配電網目前普遍采用中性點不接地及經消弧線圈接地的運行方式。配電網線路結構復雜，接地故障頻發，若不快速清除故障會威脅人身設備及電網運行安全。因此國內外系列消弧裝置在單相接地故障處理中得到了廣泛應用，但是以上裝置需要依靠準確的故障選相，一旦選相錯誤會導致更為嚴重的事故，因此準確判別接地故障相顯得尤其重要。

傳統選相方法判據，消弧線圈過補償時三相電壓最高相的超前相為故障相，中性點不接地或消弧線圈欠補償時電壓最高相的滯后相為故障相。但是該方法忽略了線路泄漏電阻且未考慮三相不對稱情況，實際中配電網線路參數一般不對稱，當線路發生高阻接地故障時會導致選相錯誤。現有輸電網故障選相方法主要采用穩態量與突變量相結合的方法。其中突變量選相主要有：相電流差突變量選相、相電壓差突變量選相及電流電壓綜合突變量選相。穩態量選相主要包括：電流選相、電壓選相、阻抗選相及序分量選相。相關文獻利用多參量進行比較，提高了保護靈敏度，但高阻接地故障時，由于絕大部分并未考慮線路的對地泄露電阻、三相不對稱度等因素所產生的影響，因此仍有較大概率出現選相錯誤的情況。在實際電網運行中，更是易受其余干擾因素的影響，更加難以準確地提取故障特征信息，因此高阻或者系統三相不對稱度較大時，故障選相精度不高。配電網中性點接地方式、系統結構與輸電網有較大差別，現有配電網單相接地故障選相方法大多是假設系統三相對地參數嚴格對稱的情況下進行分析，考慮系統不對稱影響后將會在一定情況下出現誤判。雖然已有部分文獻研究了系統不對稱情況下的故障相識別問題，但所提方法都需要測量系統不對稱度等參數，不利于在配電網中進行使用。

發明內容

為了解決目前系統不對稱情況下的故障相識別不便于實現的技術問題，本發明提出了一種考慮三相不對稱度的相電壓幅值、相角變化率接地故障選相方法及裝置，理論推導與仿真驗證表明，本發明在不同過渡電阻、中心點不接地、以及消弧線圈各補償狀態下均適用，且充分考慮了三相不對稱度、對地泄露電阻所產生的影響，大幅提升選相準確度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是，

一種考慮三相不對稱度的相電壓幅值、相角變化率接地故障選相方法，包括以下步驟：

步驟一，記錄正常運行狀態下，三相配電網中各相對地電壓幅值與相角；同時實時監測零序電壓，當系統內零序電壓大于相電壓超過預設的閾值時，執行步驟二；

步驟二，記錄此時各相對地電壓的幅值與相角，結合故障前的各相對地電壓的幅值與相角，計算各相對地電壓的幅值與相角變化率；

步驟三，根據配電網系統的運行方式，以及相電壓幅值和相角的變化率，確定故障相：

當配電網系統為經消弧線圈過補償運行時，若某一相電壓幅值變化率與相位變化率均小于零，則該相為故障相；

當配電網系統為經消弧線圈欠補償運行或者中性點不接地運行時，若某一相電壓幅值變化率小于0，相位變化率大于0，則該相為故障相；

當配電網系統為經消弧線圈的全補償運行時，若某一相電壓幅值變化率小于0，相位變化率為0，則該相為故障相。