[发明专利]单相接地保护方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体而言，涉及一种单相接地保护方法和系统。

背景技术

小电流接地系统是指发生单相接地故障时，故障电流较小的系统，具体指中性点不接地、中性点经消弧线圈或者中性点经高电阻接地系统，俗称小电流系统。小电流系统发生单相接地故障，因不构成短路回路，故障电流小，现有的过电流保护无法准确动作隔离故障线路。但是，据统计，单相接地故障占整个配电系统所有故障的70％以上。一旦发生单相接地故障，如不能及时消除故障，故障点的故障电弧可能烧毁设备，并引发相间故障，扩大事故，因此有必要研究小电流接地系统的单相接地保护技术。

围绕小电流系统的单相接地故障问题，国内外的研究者进行了长期广泛地研究，但主要集中在单相接地选线技术上。单相接地选线技术是在扰动已确认是单相接地引起的基础上展开的，主要研究的是如何灵敏准确地选出接地线路，即使系统中没有发生单相接地，误选了，也没有太大问题。而单相接地保护是要求系统中发生了单相接地，必须准确可靠地判断出故障区域，快速隔离接地线路；系统中没有发生单相接地，保护必须可靠闭锁，不能误动。因此，单相接地保护比单相接地选线具有更高的要求。

因此，有必要提出一种单相接地保护技术，可以满足对小电流接地系统单相接地故障的判断，以及快速、可靠、灵敏、有选择地隔离要求。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种单相接地保护技术，可以满足对小电流接地系统单相接地故障的判断，以及快速、可靠、灵敏、有选择地隔离要求。

有鉴于此，本发明提出了一种单相接地保护方法，用于对小电流接地系统单相接地故障进行判断和隔离，包括：步骤102，实时同步采集所述小电流接地系统的母线的工频电压和所述母线对应的所有出线的电流行波；步骤104，在所述小电流接地系统中发生扰动时，根据所述所有出线的电流行波，确认扰动出线；步骤106，根据所述工频电压，确认所述小电流接地系统是否发生单相接地故障；步骤108，在确定所述小电流接地系统发生单相接地故障时，确认所述扰动出线为故障出线，发出跳闸指令，隔离所述故障出线。在该技术方案中，小电流接地系统正常运行时，三相电压对称。当发生单相接地时，接地相电压降低，健全相电压升高。根据检测到的电压特征，可识别小电流接地系统中是否发生了单相接地。当发生单相接地时，接地点将产生在系统中传播的电流行波，其中，接地线路的故障电流初始行波极性与健全线路相反，接地线路的故障电流初始行波幅值大于健全线路。因而，可以通过对工频电压和电流行波的实时采集和检测，从而实现对小电流接地系统中是否发生了单相接地故障进行识别和判断。

在上述技术方案中，优选地，在所述步骤102中，所述工频电压是利用电压互感器采集到的所述母线的三相电压、以及所述电压互感器的开口三角电压。在该技术方案中，通过电压互感器对工频电压进行检测，同时，若发生故障时，在电压互感器的开口三角电压也会升高，则可以将是否超过预设阈值，作为判定是否发生故障的一个条件。

在上述技术方案中，优选地，在所述步骤102中，利用零序电流互感器采集所述所有出线的电流行波。

在上述技术方案中，优选地，在所述步骤104中，所述确认所述扰动出线的过程包括：在所述所有出线的电流行波中，选择电流行波的幅值最大的出线和/或电流行波的极性不同于其他电流行波的极性的出线，作为所述扰动出线。在该技术方案中，当小电流接地系统发生单相接地，在故障点将产生在系统中传播的故障行波，在波阻抗不连续点，如变电站的母线处，该故障行波将发生折反射，折射进其他正常运行的出线中。因此，在小电流接地系统中发生单相接地后，安装在变电站的所有出线上的互感器将感知该故障行波。本发明中选线利用的行波信号为故障产生的初始行波，就连接在变电站同一母线上的所有出线上的电流行波而言，发生单相接地的出线上的电流行波为从线路流向母线，是其他正常运行出线上产生的电流行波的源，且正常运行的出线上的电流行波为从母线流向线路，是发生单相接地的出线上的电流行波的一部分，因此，发生单相接地的出线上的电流行波幅值最大，远大于正常运行的出线上的电流行波，并且发生单相接地的出线上的电流行波极性与正常运行的出线上的电流行波的极性相反。