[发明专利]基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方法

说明书

本发明公开了一种基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方法，涉及交流配电网继电保护领域。该方法采样故障后同一时刻的零序电流幅值及相位信息；通过先计算投影分量，再进行比值计算的方法使得故障线路与健全线路之间区分度非常高，且受接地过渡电阻的影响较小；最后为了消除零序电流过小或不平衡零序电流带来的影响，采用相位法进行二次判别，同时满足投影比值和相位判据的线路作为最终输出的选线结果。本发明立足5G技术发展的基础上实现的，所提供的方法降低了保护的启动电流门槛值，增强了高阻接地故障时灵敏性；大大提升了不同线路采样的同步性，兼顾了低阻接地故障时保护的灵敏性和高阻接地故障时保护的可靠性，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及交流配电网继电保护领域，具体为一种基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方法。

背景技术

随着我国工业和经济发展迅猛，配电网用电负荷特别是大中城市配电网用电负荷节节攀升，并且配电网普遍采用电缆作为配电线路，直接导致系统电容电流急剧增加，当电缆线路发生单相接地故障时，若是电弧接地故障，将导致弧光过电压，在这种情况下：中性点不接地系统的弧光过电压比较大，对系统的绝缘造成较大的危害；中性点经消弧线圈接地系统能补偿电容电流，但是在系统对地电容不断增加的事实下，难以满足快速增加的补偿容量需求，可能导致系统处于欠补偿状态，甚至发生谐振过电压，使配电网运行和供电可靠性显著降低，另外自动跟踪补偿装置价格高，结构复杂，维护量大，实际运行经验较少，运行情况有待进一步研究。与小电流接地方式相比，小电阻接地系统具有单相接地故障时过电压水平低、对配电设备绝缘要求相对较低、快速隔离故障源以及现场运行人员维护方便等优点，国内不少大中城市配电网将中性点接地方式改为小电阻接地。

小电阻接地系统发生金属性或者低阻接地故障时，故障电流较大，保护可以快速切除故障线路，隔离故障源。电弧接地故障可能损伤配电网中绝缘强度较低的旋转电机、电缆线路，从而影响配电网的可靠性。但是根据配电网接地故障现场运行数据表明，发生高阻接地故障时，由于故障电流相对较小，故障电流小于接地保护动作电流，经常出现保护装置拒动的危险情况，故障长时间存在可能引发火灾，导致设备损伤和人员伤亡等事故，严重威胁配电网的运行安全。部分地区的小电阻接地系统是从旧式接地系统改造而来，沿用旧式接地系统部分不适用于小电阻接地系统的二次设备，从而对保护装置的正确动作有较大影响。小电阻接地系统的高阻接地保护是目前研究的重点和难点，提高小电阻接地系统配电网对高阻接地故障的识别能力，对提高小电阻接地系统配电网供电可靠性和稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决传统的小电阻接地系统主要采用定时限零序过流保护，启动门槛较高，高阻接地故障时保护有可能拒动的问题，提供了一种基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方法，包括如下步骤：

S1：故障启动：保护装置采集各出线及中性点零序电流，当中性点零序电流超过I_set时保护启动，I_set为零序电流启动门槛值，该值必须大于系统最大不平衡零序电流，以防止在系统正常运行时候保护误动；因启动电流定值直接关乎到接地保护耐受过渡电阻能力，故而自然是越小越好，但是灵敏度越高伴随的是可靠性的下降，以及对设备精度要求的提高；最后须考虑零序电流互感器的测量范围，最小测量电流一般为满量程(600A)的0.5％，以此计算得到I_set；

S2：投影比值判别：

(1)投影法保护计算：设系统有n条出线，

当系统发生单相接地故障时，中性点接地电阻3R_n与各条出线的对地零序电容C_0i(i＝1,2,…,n)并联得到零序阻抗Z₀：

其中，为系统对地零序电容；ω为工频角速度；