一种计及选相失败的主动干预式消弧选线方法

摘要

本发明公开了一种计及选相失败的主动干预式消弧选线方法，通过两相电压之间的差值比较，在小电阻故障时选择电压最小相为故障相，在大电阻故障时选择电压最高相的滞后相为故障相，提高消弧选相的准确率，实现快速准确熄灭故障点电弧，消除弧光接地过电压。

说明书

技术领域

本发明涉及电网保护装置技术领域，特别涉及一种计及选相失败的主动干预式消弧选线方法。

背景技术

随着城乡用电量的快速增长，中低压配电网的规模和结构都发生较大变化，固体绝缘的交联聚乙烯电缆在馈线建设中被广泛普及和发展，这有利于减少占地面积和降低事故发生率，同时也带来了因单相弧光接地故障造成的电缆绝缘破坏问题，降低电网运行的可靠性。

随着交联聚乙烯电缆的加入，稳态电容电流相比架空线路配电网增大了25～50倍，高频电流幅值高至几十倍，作用时间也大幅延长。当电缆线路发生单相弧光接地时，故障点处电弧释放高于架空电网数千倍以上的能量，短时间内就能对设备和电缆的绝缘造成巨大的破坏，增加了发生相间接地故障的可能性。

一方面高频电流的提高破坏了电弧自行熄灭的条件，使高频电流难以得到补偿，同时考虑到自身的阻性分量，消弧线圈已经越来越难满足对电缆电网或大电流线路的混合电网的补偿效果，依靠高压限流熔断器将故障相直接接地的消弧选线装置在大规模配电网中存在开断失败的风险。另一方面，针对配电网弧光单相接地故障时的主动干预式消弧与选线装置，虽能快速有效的阻碍单相接地后电弧过电压的进一步发展，并提高了故障线路选线的准确度，但仍不能完全保证故障发生时选相和选线100％的准确度。一旦出现选相失败，系统将由单相接地故障发展成相间故障，此时故障点与消弧装置经过地构成回路时会流过较大短路电流，并对系统造成较大的冲击。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提出一种配电网弧光单相接地故障时计及选相失败的主动干预式消弧选线装置，不仅可以减少选相失败后配电网系统由单相接地故障发展成相间故障导致短路电流的增大，从而对配电网系统造成更大的冲击影响，而且通过快速排除选相失败相再进行重新选相，进一步提高装置选线的准确率。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

步骤1：微机综合控制器对配电网系统母线电压进行实时监测和记录，根据母线电压计算零序电压并与设定值比较，当零序电压大于设定值后，判定系统发生单相接地故障，根据母线各相电压变化判别并选出故障相；

步骤2：控制器根据选相结果发合闸命令脉冲，记录当前各线路零序电流值，20ms内合闸所选故障相接地开关，转移故障线路电流，快速熄灭电弧，；

步骤3：延时后，计算并判断全部馈线零序电流相位差值是否在0～45度间，从而判断是否发生选相失败；

步骤4：若存在馈线零序电流相位差值超出0～45度范围，则判断为选相失败，迅速跳开接地开关，排除选相错误相，重新选相并判断是否选相成功；若全部馈线零序电流差值在0～45度间，则判断为选相成功，进行选线；

步骤5：利用熄弧前后线路零序电流变化量最大的原理，选出故障线路；

步骤6：延时后，打开故障相接地开关。

进一步，所述步骤4中，合闸后经延时20ms，微机综合控制器计算并判断全部馈线零序电流相位差值是否在0～45度间，从而判断是否发生选相失败。若存在馈线零序电流相位差值超出0～45度范围，则判断为选相失败，此时迅速跳开选相失败相接地开关，减少因故障点与消弧装置经过地构成回路时流过较大短路电流对系统造成的冲击；若全部馈线零序电流差值在0～45度间，则判定为选相成功。

进一步，所述步骤4中，在判断为选相失败后，立即跳开选相失败相接地开关，避免母线进线端的过电流保护发生动作，此时系统由相间接地故障恢复至原本单相接地短路故障，控制器排除上一轮合闸相并重新选相。

进一步，所述步骤4中，排除选相错误相后，控制器利用选相失败时系统的故障特征进行重新选相，即判定合闸前排除相为母线电压幅值最小相或母线电压最高的滞后相，选择另一种母线电压情况对应相为故障相，并重新判断是否选相成功。

进一步，所述步骤3的延时为20ms。

进一步，所述步骤6的延时为10ms。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的方法通过两相电压之间的差值比较，在小电阻故障时选择电压最小相为故障相，在大电阻故障时选择电压最高相的滞后相为故障相，提高消弧选相的准确率，实现快速准确熄灭故障点电弧，消除弧光接地过电压。

(2)本发明的方法选相合闸后根据全部馈线零序电流相位差值判断选相是否失败，若失败立即跳开已合的接地开关，排除该错误相后从剩余两相中重新选相，避免因选相错误导致的短路电流增大对装置和电缆线路绝缘的冲击破坏，以及母线进线端过电流保护动作；同时利用选相失败时系统故障特征进行重新选相，加快处理单相接地故障速率，有效纠正选相错误。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明判定选相失败与后续动作的逻辑流程图；

图2为本发明装置原理接线示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

下面结合附图和具体的实例对本发明技术方案作进一步的详细描述，所举实施例不作为对本发明的限定，本方案以图2中3回出线回路为例，但出线回路数不限于3回。

如图1所示，本发明的方法包括如下步骤：

步骤1：微机综合控制器根据接收到的由开口三角型电压互感器测量的母线电压计算零序电压，当零序电压大于设定值(取设定值为60～100V之间)，判定某回出线发生单相接地故障。将三相电压按幅值从大到小排序，分别为高、中、低，通过比较(高-中)与(中-低)二者的相电压差值，选择相电压差值最大对应电压最小相或电压最高相的滞后相作为故障相，即若(高-中)的相电压差值大于(中-低)的，则选择电压最高相的滞后相作为故障相(此时单相接地故障为大电阻故障情况)；否则选择电压最小相为故障相(小电阻故障情况)；

步骤2：微机综合控制器根据选相结果发出合闸命令脉冲，记录当前各线路零序电流值，20ms内合闸所选故障相接地开关，转移故障线路电流，快速熄灭电弧；

步骤3：根据电流互感器实时测量的各馈线电流数据，合闸20ms后微机综合控制器判断是否存在馈线零序电流相位差值超出0～45度范围内的情况；

步骤4：若存在馈线零线电流相位差值超出0～45度范围，则判定为选相失败，微机综合控制器发出跳闸命令脉冲，迅速跳开选相失败相接地开关，控制器排除错误相重新进行选相：判定合闸前排除相为母线电压幅值最小相或母线电压最高的滞后相，选择另一种母线电压情况对应相作为故障相，并重新判断是否选相成功；若全部馈线零序电流相位差值都在0～45度间，则判定为选相成功，进行选线；

上述步骤4中，合闸后经延时20ms，微机综合控制器计算并判断全部馈线零序电流相位差值是否在0～45度间，从而判断是否发生选相失败，若存在馈线零序电流相位差值超出0～45度范围，则判断为选相失败，此时迅速跳开选相失败相接地开关，减少因故障点与消弧装置经过地构成回路时流过较大短路电流对系统造成的冲击；若全部馈线零序电流差值在0～45度间，则判定为选相成功。

特别地，在判断为选相失败后，立即跳开选相失败相接地开关，避免母线进线端的过电流保护发生动作，此时系统由相间接地故障恢复至原本单相接地短路故障，控制器排除上一轮合闸相并重新选相。

本实施例中，在排除选相错误相后，控制器利用选相失败时系统的故障特征进行重新选相，即判定合闸前排除相为母线电压幅值最小相或母线电压最高的滞后相，选择另一种母线电压情况对应相为故障相，并重新判断是否选相成功。

步骤5：通过汇集器收集出线回路电流互感器的测量值，并传送到微机综合控制器，控制器利用熄弧前后线路零序电流变化量最大的原理，选出故障线路；

步骤6：经10ms延时后，打开故障相接地开关。

本发明具有如下有益效果：

(1)通过两相电压之间的差值比较，在小电阻故障时选择电压最小相为故障相，在大电阻故障时选择电压最高相的滞后相为故障相，提高消弧选相的准确率，实现快速准确熄灭故障点电弧，消除弧光接地过电压。

(2)选相合闸后根据全部馈线零序电流相位差值判断选相是否失败，若失败立即跳开已合的接地开关，排除该错误相后从剩余两相中重新选相，避免因选相错误导致的短路电流增大对装置和电缆线路绝缘的冲击破坏，以及母线进线端过电流保护动作；同时利用选相失败时系统故障特征进行重新选相，加快处理单相接地故障速率，有效纠正选相错误。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。