[发明专利]考虑三相不对称度的相电压幅值、相角变化率接地故障选相方法及装置

说明书

本发明公开了一种考虑三相不对称度的相电压幅值、相角变化率接地故障选相方法及装置。包括以下步骤：1)实时监测零序电压，当系统内零序电压大于15％相电压，进行下一步。2)记录此时各相对地电压的幅值与相角，结合故障前的各相对地电压的幅值与相角，计算各相对地电压的幅值与相角变化率。3)根据系统运行方式，利用与之相对应的相电压幅值、相角变化率联合选相判据，选取故障相。本发明在不同接地过渡电阻、中性点不接地以及消弧线圈各补偿状态下均适用，且充分考虑了三相不对称度、对地泄露电阻所产生的影响，大幅提升选相准确度。

技术领域

本发明涉及配电网接地故障选相的技术领域；特别涉及一种考虑三相不对称度的相电压幅值、相角变化率接地故障选相方法及装置。

背景技术

我国配电网目前普遍采用中性点不接地及经消弧线圈接地的运行方式。配电网线路结构复杂，接地故障频发，若不快速清除故障会威胁人身设备及电网运行安全。因此国内外系列消弧装置在单相接地故障处理中得到了广泛应用，但是以上装置需要依靠准确的故障选相，一旦选相错误会导致更为严重的事故，因此准确判别接地故障相显得尤其重要。

传统选相方法判据，消弧线圈过补偿时三相电压最高相的超前相为故障相，中性点不接地或消弧线圈欠补偿时电压最高相的滞后相为故障相。但是该方法忽略了线路泄漏电阻且未考虑三相不对称情况，实际中配电网线路参数一般不对称，当线路发生高阻接地故障时会导致选相错误。现有输电网故障选相方法主要采用稳态量与突变量相结合的方法。其中突变量选相主要有：相电流差突变量选相、相电压差突变量选相及电流电压综合突变量选相。稳态量选相主要包括：电流选相、电压选相、阻抗选相及序分量选相。相关文献利用多参量进行比较，提高了保护灵敏度，但高阻接地故障时，由于绝大部分并未考虑线路的对地泄露电阻、三相不对称度等因素所产生的影响，因此仍有较大概率出现选相错误的情况。在实际电网运行中，更是易受其余干扰因素的影响，更加难以准确地提取故障特征信息，因此高阻或者系统三相不对称度较大时，故障选相精度不高。配电网中性点接地方式、系统结构与输电网有较大差别，现有配电网单相接地故障选相方法大多是假设系统三相对地参数严格对称的情况下进行分析，考虑系统不对称影响后将会在一定情况下出现误判。虽然已有部分文献研究了系统不对称情况下的故障相识别问题，但所提方法都需要测量系统不对称度等参数，不利于在配电网中进行使用。

发明内容

为了解决目前系统不对称情况下的故障相识别不便于实现的技术问题，本发明提出了一种考虑三相不对称度的相电压幅值、相角变化率接地故障选相方法及装置，理论推导与仿真验证表明，本发明在不同过渡电阻、中心点不接地、以及消弧线圈各补偿状态下均适用，且充分考虑了三相不对称度、对地泄露电阻所产生的影响，大幅提升选相准确度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是，

一种考虑三相不对称度的相电压幅值、相角变化率接地故障选相方法，包括以下步骤：

步骤一，记录正常运行状态下，三相配电网中各相对地电压幅值与相角；同时实时监测零序电压，当系统内零序电压大于相电压超过预设的阈值时，执行步骤二；

步骤二，记录此时各相对地电压的幅值与相角，结合故障前的各相对地电压的幅值与相角，计算各相对地电压的幅值与相角变化率；

步骤三，根据配电网系统的运行方式，以及相电压幅值和相角的变化率，确定故障相：

当配电网系统为经消弧线圈过补偿运行时，若某一相电压幅值变化率与相位变化率均小于零，则该相为故障相；

当配电网系统为经消弧线圈欠补偿运行或者中性点不接地运行时，若某一相电压幅值变化率小于0，相位变化率大于0，则该相为故障相；

当配电网系统为经消弧线圈的全补偿运行时，若某一相电压幅值变化率小于0，相位变化率为0，则该相为故障相。