[发明专利]一种利用暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地选线方法

说明书

一种利用暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地选线方法，属于配电网继电保护领域。以往的利用暂态高频分量的选线方法在高阻故障时无法保证正确性，需要探索新的选线方法。本发明提出一种利用暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地选线方法，当母线零序电压幅值位于一定范围内时，判定为发生高阻接地故障，利用各条线路出口零序电流及母线零序电压的暂态分量计算暂态初始能量，选取检测到的暂态初始能量最大的若干条线路作为故障线路的备选线路，在其中选择与其他备选线路能量极性相反的线路为故障线路，所有备选线路能量同极性则为母线故障。本发明在故障接地电阻较高、故障的暂态分量频率较低时仍然可以适用，有着广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明提出一种利用故障暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地故障选线方法，适用于谐振接地系统，属于配电网继电保护领域。

背景技术

随着利用故障暂态电气量、中性点附加中电阻等选线技术的不断成熟，谐振接地系统低阻接地故障的选线问题基本得到解决。高阻接地故障传统保护难以可靠动作的问题成为新的研究热点。高阻接地故障是指裸露的带电导线和非理想导体的直接接触，包括导线断线坠落接地、经树障接地等。国外有报道称，被记录下来的高阻接地故障占配电网故障的5％～10％，实际的故障比例应该更高。由于故障点过渡电阻可达上千欧姆甚至更高，故障信号极其微弱，检测难度极大。根据电力系统继电保护委员会(PSRC)高阻接地故障的研究报告，传统保护技术检测高阻接地故障成功率不足20％。中压配电线路多集中在城乡市区，导线坠落接地极易发生触电事故，加之其检测难度大、不能快速切除等原因，高阻接地故障易造成严重的人身伤害与重大的社会影响。据统计，巴西平均每年53.6人死于高阻接地故障。近年来，我国也已报道过多起导线坠地引起的人身触电事故。因此，高阻接地故障检测的研究刻不容缓。

在谐振接地系统发生低阻接地故障时，大量选线方法利用了高频暂态分量的特征识别故障线路，如专利“一种综合工频和暂态无功功率方向的配电网故障选线方法”中提到的暂态(无功)功率方向法等，但当故障接地电阻增大时，线路上的故障电气量的特征也会发生改变，具体表现如下：暂态分量的最高频率仅稍高于工频，消弧线圈对暂态的影响不能忽略；故障与健全线路的暂态电流之间的极性关系将无法确定；暂态电流的幅值较小。即，此类方法将无法保证选线的正确性。

本专利利用故障初始时刻存储在各条线路及消弧线圈上的暂态能量(暂态电流与暂态电压所对应能量，后面简称为暂态初始能量)实现选线，在故障接地电阻较高、故障的暂态分量频率较低时仍然可以适用。利用健全线路出口处的数据计算得到的是其本身的暂态初始能量，极性为负；利用故障线路出口处的数据计算得到的则是所有健全线路及消弧线圈上的暂态初始能量，极性为正。本专利为谐振接地系统高阻接地故障选线技术研究提供了一个全新的思路，有着广泛的实际应用价值。

发明内容

本发明目的在于解决谐振接地系统中发生高阻接地时的故障选线问题，基于对各线路测量的暂态初始能量的特征的分析，提出了一种利用故障暂态初始能量的谐振接地系统高阻接地故障选线方法。

本发明的技术解决方案为：在线采集母线零序电压，当母线零序电压幅值U₀处于U_thl<U₀<U_thZ时(一般的U_thl＝15V，U_thZ＝90V)，则说明系统发生高阻接地故障，接下来执行以下步骤：

a.根据下述公式计算各线路处的暂态初始能量w_{j_T}：

式中T为故障暂态持续时间，i_{0j_T}、u_{0_T}分别为各条线路出口零序电流i_0j及母线零序电压u₀的暂态分量；

b.比较各条线路处测得的暂态初始能量的幅值大小，选取所测暂态初始能量大小最大的n 条线路作为故障线路的候选线路，n大于等于3；