一种大电流接地系统零序电流保护方法及系统

摘要

本发明公开了一种大电流接地系统零序电流保护方法及系统，利用主判据，控制零序电流保护装置动作，以中性点接地零序电流大于整定值作为所述主判据的启动条件或以中性点接地零序电流大于第一整定值，且中性点接地零序电流的变化量大于第二整定值作为主判据的启动条件。本发明取中性点接地零序电流作为主判据的启动元件，零序电流保护有很高的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种大电流接地系统零序电流保护方法及系统。

背景技术

零序电流保护具有结构简单，可靠性高的优点。但是，如果配电线路发生高阻接地，现有的零序电流保护灵敏度不能满足要求。需要进一步提高零序电流保护的灵敏度。

CN201710796428.5所述一种中性点电阻接地系统零序电流保护方法，用零序电流有功分量的方法消除容性零序电流对选线判据的不良影响。当小电流接地系统发生单相接地故障，非故障线路有较大容性零序电流，用零序电流有功分量的方法消除容性零序电流对选线判据的不良影响，效果较好。但是，在大电流接地系统发生单相接地故障，非故障线路容性零序电流较小，还用零序电流有功分量的方法，就嫌繁杂。

CN201710796428.5所述一种中性点电阻接地系统零序电流保护方法，用母线零序电压大于整定值作为故障选线主判据的启动元件。在小电流接地系统发生单相接地故障，母线零序电压较大，启动元件有较高的灵敏度和可靠性。但是，在大电流接地系统发生单相接地故障，母线零序电压较小，如果还采用母线零序电压大于整定值作为故障选线主判据的启动元件，启动元件的灵敏度和可靠性都较小。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种大电流接地系统零序电流保护方法及系统，本发明具有较高可靠性，且具有较高灵敏度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大电流接地系统零序电流保护方法，利用主判据，控制零序电流保护装置动作，以中性点接地零序电流大于整定值作为所述主判据的启动条件。

进一步的，大电流接地系统为中性点接地电阻等于零或者接地电阻小于设定值的系统。

作为一种实施方式，所述主判据的动作条件为线路零序电流大于制动量，所述制动量为函数整定值与调整项之和，所述调整项与线路零序电流和中性点接地零序电流之和成比例。

作为另外一种实施方式，所述主判据的动作条件为线路零序电流的变化量大于制动量，所述制动量为函数整定值与调整项之和，所述调整项与线路零序电流变化量与中性点接地零序电流变化量之和成比例。

比例取值范围为0～20。

进一步的，上述主判据动作条件的实施方式中，当启动条件满足前的线路零序电流小于或等于第三整定值时，函数整定值等于第一设定值。

当启动条件满足前的线路零序电流大于第三整定值时，函数整定值等于启动条件满足前的线路零序电流乘以比例系数加上第二设定值。

函数整定值随着线路故障前的零序不平衡电流变化而自动调节，可提高主判据的可靠性和灵敏度。

所述比例系数取值范围为0～2。

上述过程中的，第一整定值、第二整定值、第三整定值、第一设定值和第二设定值均为预设阈值，根据运行经验确定。

一种大电流接地系统零序电流保护方法，利用主判据，控制零序电流保护装置动作，以中性点接地零序电流大于第一整定值，且中性点接地零序电流的变化量大于第二整定值作为所述主判据的启动条件。

主判据的动作条件与上几种实施方式中的一致。

一种中性点经电阻接地系统的分布式零序电流保护系统，各个供电线路均配置有零序电流保护装置，保护装置采集对应线路的电流互感器的零序电流，中性点经电阻接地回路串联的电流互感器的零序电流以及母线电压互感器的零序电压依次输入至每个零序电流保护装置，所述零序电流保护装置采用上述大电流接地系统零序电流保护方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提出大电流接地系统零序电流保护，应用了“故障线路的零序电流的反方向等于中性点电流”的特征，应用线路零序电流与中性点零序电流之和的绝对值作为动作判据的制动量，极大提高了零序电流保护灵敏度，且有很高可靠性。

(2)以往的大电流接地系统零序电流保护没有启动元件，线路零序电流的幅值大于整定值即可动作，为防止误动，整定值需要较大。本发明有启动元件，因此主判据中的整定值可以较小，在保证可靠性的前提下，可获得较高灵敏度。

(3)电力系统没有接地短路时，中性点接地零序电流的不平衡分量很小。如果线路发生接地短路，短路电流一定会流过中性点接地线，中性点接地零序电流较大。因此，本发明取中性点接地零序电流作为主判据的启动元件，零序电流保护有很高的可靠性。

(4)本发明主判据中的函数整定值是故障前(启动元件动作前)的线路的零序不平衡电流的线性函数。线路故障前的零序不平衡电流小，函数整定值小；线路故障前的零序不平衡电流大，函数整定值大。可提高主判据的可靠性和灵敏度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1表示一种分布式零序电流保护系统结构示意图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术中描述的，现有的大电流接地系统零序电流保护没有启动元件，线路零序电流的幅值大于整定值即可动作，为防止误动，整定值需要较大，零序电流保护灵敏度不能满足要求；为解决上述问题，本发明提供一种在大电流接地系统有较高可靠性，且有较高灵敏度的零序电流保护方法。

一种典型实施方式，如图1所示，中性点经电阻接地系统的分布式零序电流保护系统，电源E给变压器T送电，变压器T给母线M送电，变压器T中性点经电阻R接地。假设母线M连接有N条供电线路，N＝6。六条线路分别是L1、L2、L3、L4、L5、L6。每条线路各自设置一套零序电流保护装置，分别是BH1、BH2、BH3、BH4、BH5、BH6。六条供电线路的电流互感器TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6的零序电流分别输入零序电流保护装置BH1、BH2、BH3、BH4、BH5、BH6。中性点电阻接地回路的电流互感器TA0输出的零序电流依次输入零序电流保护装置BH1、BH2、BH3、BH4、BH5、BH6。

一种在大电流接地系统(例如：中性点直接接地，中性点小电阻接地)有较高可靠性，且有较高灵敏度的零序电流保护方法4：当且且被保护线路零序电流保护动作；否则，不动作。其中：如果则I_set＝I_set,4；如果则

是故障前(启动元件动作前)的线路的零序电流。I_set,1,I_set,2,I_set,3,I_set,4,I_set,5是预设阈值(整定值)，根据运行经验确定；k是比例系数，建议取值范围：0～20；k₁是比例系数，建议取值范围：0～2。

故障前(启动元件动作前)的线路的零序电流用表示，故障后(启动元件动作后)的线路的零序电流用表示，则同理，

下面分析零序电流保护方法4的工作特性。

零序电流保护方法4中，动作判据是主判据。动作判据且构成主判据的启动元件。

对于中性点电阻接地系统，有“故障线路的零序电流有功分量的反方向等于中性点接地电阻的电流的有功分量”。对于大电流接地系统，发生接地短路时，非故障线路的容性零序电流很小，容性零序电流可忽略不计。上述结论可变为“故障线路的零序电流的反方向等于中性点接地电流”。

电力系统发生短路前，各条线路的零序电流等于零。

如果线路L1发生接地短路，经中性点流入大地的零序电流在大地中不会储存，只能从接地点、故障线路L1流向母线。大接地电流系统，线路L1发生接地短路，母线零序电压很小，非故障线路零序电流(变化量)接近零。故障线路的零序电流(变化量)的反方向等于中性点电流(变化量)。

非故障线路的零序电流保护的动作判据中的动作量接近零；零序电流保护方法4应用了线路零序电流与中性点零序电流之和的绝对值作为动作判据的制动量，非故障线路的零序电流保护的动作判据中的制动量比较大。非故障线路的零序电流保护可靠不动作。

故障线路的零序电流保护的动作判据中的动作量比较大；零序电流保护方法4应用了线路零序电流与中性点零序电流之和的绝对值作为动作判据的制动量，故障线路的零序电流保护的动作判据中的制动量是I_set，合理设置I_set，故障线路的零序电流保护灵敏动作。

以往的大电流接地系统零序电流保护没有启动元件，线路零序电流的幅值大于整定值即可动作。线路投切过程、或变压器投切过程等原因，线路可能产生较大不平衡零序电流，为防止零序电流保护误动，以往的零序电流保护的整定值较大。本发明有启动元件，启动元件可躲过线路的不平衡零序电流，本发明主判据中的函数整定值I_set可以小于以往零序电流保护的整定值。本发明在保住可靠性的前提下，可获得较高灵敏度。

在大电流接地系统，线路发生接地短路，零序电压较小，如果取判据作为启动元件，启动元件的灵敏度与可靠性都较差。

电力系统没有发生接地短路时，中性点接地零序电流的不平衡分量很小。如果线路发生接地短路，短路电流一定会流过中性点接地线，中性点接地零序电流较大。因此，取且作为主判据的启动元件，有很高的可靠性。

主判据中的函数整定值如果令k₁＝0，函数整定值I_set＝I_set,5是固定不变的。如果k₁≠0，函数整定值I_set是故障前(启动元件动作前)的线路的零序不平衡电流的线性函数。线路故障前的零序不平衡电流小，函数整定值I_set小；线路故障前的零序不平衡电流大，函数整定值I_set大。函数整定值I_set随着线路故障前的零序不平衡电流变化而自动调节，可提高主判据的可靠性和灵敏度。

电力系统上级电源断路器合闸时(或母线上的某条线路接地短路，上级断路器上的保护越级跳闸，然后重合闸)，上级电源断路器断开时的本线路零序电流与不平衡电流都等于零，上级电源断路器合闸后，如果相邻线路有接地短路，本线路没有接地短路，但本线路零序不平衡电流较大，如果取非故障线路可能误动。如果判断则I_set＝I_set,4，I_set,4可整定较大值；可防止非故障线路零序电流保护误动。

主判据取零序电流变化量进行计算，可进一步消除线路不平衡零序电流的影响，主判据有很高灵敏度。

一种在大电流接地系统(例如：中性点直接接地，中性点小电阻接地)有较高可靠性，且有较高灵敏度的零序电流保护方法5：当且被保护线路零序电流保护动作；否则，不动作。其中：如果则I_set＝I_set,4；如果则

是故障前(启动元件动作前)的线路的零序电流。I_set,1,I_set,3,I_set,4,I_set,5是预设阈值(整定值)，根据运行经验确定；k是比例系数，建议取值范围：0～20。k₁是比例系数，建议取值范围：0～2。

零序电流保护方法5工作特性分析方法与零序电流保护方法4的分析方法相同，不再累赘。

如果线路短路是由于绝缘缓慢破坏造成的，线路零序电流缓慢变化，零序电流保护方法4的灵敏度可能不够。这时，可取零序电流保护方法5作为判据。

本发明大电流接地系统零序电流保护可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。