[发明专利]一种小电阻接地系统的单相接地故障集中式保护方法

说明书

本发明提供一种小电阻接地系统的单相接地故障集中式保护方法，该方法在Z型变压器侧和各出线出口处采集零序电流，并利用其幅值信息集中决策，实现Z型接地变、主变受总、母线和线路接地保护有选择性地快速动作。这种集中式接地保护启动电流仅需躲过线路最大不平衡电流即可，无需躲过其他线路故障时流过本线路的对地电容电流，因此，保护整定值低，灵敏度高，即使过渡电阻高达1500Ω依然可靠，而且线路保护与母线保护无需通过动作时限级差配合，多点故障信息的差异能够明确区分线路或母线侧故障，保护整定容易，动作速度快。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种小电阻接地系统的单相接地故障集中式保护方法。

背景技术

由于配电网规模的不断扩大，城市配电网大多以电缆线路为主，单相接地电容电流不断增长，中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统逐渐暴露出一些问题。为克服不接地系统的铁磁谐振与经消弧线圈接地系统的串联谐振过电压，解决单相接地故障的快速切除问题，上海、北京、广州、深圳等城市中压配电网先后将不接地或经消弧线圈接地方式改为小电阻接地方式。

目前，现场常用的零序电流保护，其整定值躲过线路发生金属性接地故障时流过健全线路的对地电容电流，定值较高，10kV系统的零序电流整定值一般为40A，耐受过渡电阻不超过135Ω。而实际架空线路或电缆、架空混合线路中单相接地故障常伴随树障、导线坠地等情况，高阻故障比例占接地故障总数的5％～10％，故障电流可能小于零序过流保护整定值，保护拒动，易造成火灾、设备损坏及人畜伤亡等。

申请号为202010302516.7的专利说明书中公开了一种IIDG高度渗透的小电阻接地系统单相接地故障分析方法，本申请根据IIDG(Inverte rinterfacedDistributedGenerators，逆变型分布式电源)并网控制策略与低压穿越技术要求确定IIDG等效模型，综合运行安全和保护原则确立其并网方式，并建立多IIDG并网系统的等效零序网络，结合人身安全和保护需求选取合适的IIDG并网接地电阻值；分析IIDG高度渗透的小电阻接地配电网单相接地故障时零序电流幅值与相位特性，讨论高阻接地故障特征。然而，该专利无法实现克服零序电流保护灵敏度低的技术缺陷，保证配电网、配电设备安全稳定运行。

发明内容

本发明提供一种小电阻接地系统的单相接地故障集中式保护方法，该方法克服零序电流保护灵敏度低的技术缺陷，保证配电网、配电设备安全稳定运行。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种小电阻接地系统的单相接地故障集中式保护方法，包括以下步骤：

S1：小电阻接地系统利用Z型接地变压器引出中性点，经低电阻接地，其连接于降压变压器低压出口处，系统发生单相接地故障后，根据系统结构参数简化零序等效网络分析故障特征；

S2：系统发生接地故障时存在零序主回路，零序主回路中等效阻抗小，电流幅值大；其他零序回路经由健全线路对地电容形成回路，回路容抗大，电流幅值小；

S3：利用单相接地故障时各出线零序电流和中性点零序电流幅值信息形成集中式接地保护判据进行决策，以任一线路或中性点零序电流超过本线路最大不平衡电流作为保护启动条件，通过比较各出线与中性点零序电流幅值差异，明确区分线路故障或母线及其至主变压器系统侧故障；若线路故障，则故障线路出线开关立即跳闸；若母线及其至主变压器系统侧故障，则将母线分段开关、主变受总开关和变压器总出口开关按照不同延时动作，有选择性地切除故障。

进一步地，所述步骤S1中的，根据系统结构参数简化零序等效网络分析故障特征的过程是：

1)小电阻接地系统发生单相接地故障时，中性点接地电阻为α，接地电流较小，不超过600A；

2)单相接地时，零序主回路中电流幅值大于任一健全出线零序电流幅值的20倍以上，且不受过渡电阻影响；