具有補救功能的小電流接地選線方法①

常洪亮 李曉明 尹時其 崔錦

摘 ? 要：現(xiàn)有的小電流接地選線裝置正確動作率不高。本文提出一種具有補救功能的小電流接地選線方法。該方法通過斷路器誤跳閘前與誤跳閘后呈現(xiàn)的兩種不同配電網(wǎng)故障結(jié)構(gòu)，分析并利用兩種故障結(jié)構(gòu)變化時產(chǎn)生的電氣量變化，提取故障特征量的變化特征判斷故障線路，判斷結(jié)果可靠。通過兩次判斷故障線路，其綜合正確動作率好于現(xiàn)有的一次判斷方法。

關(guān)鍵詞：接地選線 ?小電流接地 ?正確動作率 ?零模電流

中圖分類號：TM773 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0055-02

我國配電網(wǎng)主要是小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障，對電力系統(tǒng)危害較輕，原來規(guī)程規(guī)定可以不用快速跳閘。隨著我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的強大，一條線路跳閘停電，用戶可以立即從其他線路獲得電源。所以，現(xiàn)在我國電力部門要求，配電網(wǎng)發(fā)生接地故障應(yīng)快速跳閘，避免事故擴大。

由于小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，故障電流很小，給小電流接地選線裝置正確動作帶來困難。我國現(xiàn)有的小電流接地選線裝置正確動作率不高。提高小電流接地選線裝置正確動作率的研究一直是熱門課題[1-5]。

現(xiàn)有文獻[2-5]提出了各種提高小電流接地選線的新方法。這些方法都是試圖從一次判斷中就正確選出故障線路。這些方法都是建立在故障發(fā)生當時的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的故障特征來判斷故障線路，其實，如果小電流接地選線裝置誤選線，跳開非故障線路，跳開非故障線路以后的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征與跳開非故障線路之前的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征是不一樣的。所以，如果小電流接地選線裝置誤跳閘，就提供了兩種配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征，利用兩種配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征再次判斷故障線路的正確率就比用一種故障電網(wǎng)結(jié)構(gòu)判斷故障線路的正確率要高。

本文提出一種具有補救功能的小電流接地選線方法，并對這種方法做初步分析。

1 ?工作原理與初步分析

小電流接地選線裝置GZXX與配電變電站的連接關(guān)系如圖1所示。電源E給母線M送電。假設(shè)母線M連接有N條供電線路，N=6。六條線路分別是L1、L2、L3、L4、L5、L6。母線電壓互感器TV的零序電壓輸入小電流接地故障選線裝置GZXX;6條供電線路的電流互感器TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6的零模電流（i=1，2，3，4，5，6）分別輸入裝置GZXX。

當配電網(wǎng)發(fā)生接地故障，例如：線路L3的單相發(fā)生接地故障，母線零序電壓超過整定值，小電流接地選線裝置開始故障選線程序。首先采用我國現(xiàn)在普遍應(yīng)用的暫態(tài)法選擇故障線路，選擇出故障線路后立即跳閘。如果這次選出的故障線路斷路器跳閘后，母線零序電壓降為零，則表明小電流接地選線裝置正確動作，裝置整體復(fù)歸。準備下次工作。

如果這次選出的故障線路斷路器跳閘后，母線零序電壓還繼續(xù)存在，則表明小電流接地選線裝置沒有正確動作，把一條非故障線路跳開了。小電流接地選線裝置可對誤跳閘的線路斷路器發(fā)出重合閘指令，并立即進行補救程序。

補救程序是：利用斷路器跳閘前的故障數(shù)據(jù)，計算斷路器跳閘前各條線路的故障特征量（i=1，2，3，4，5，6）。故障特征量可以是零序電流，可以是含有高次諧波的零模電流。

利用斷路器跳閘后的故障數(shù)據(jù)，計算斷路器跳閘后各條線路的故障特征量（i =1，2，3，4，5，6）。

計算各條線路在斷路器跳閘前后故障特征量變化的有效值。其中：跳閘線路在斷路器跳閘前后故障特征量變化的有效值用表示。

補救程序的動作判據(jù)是：當，則第i條線路是故障線路;否則，是母線故障。其中：是第i條線路的預(yù)設(shè)閾值;ki是第i條線路的比例系數(shù)，建議取1～10。時間段t1-t2，可取20ms。是跳閘線路斷路器跳閘前后故障特征量變化的有效值，例如：第四條線路誤跳閘，則。

不難看出，斷路器跳閘前與跳閘后，系統(tǒng)的零序電壓沒有變化，非故障線路對地零序容性零序電流不會變化，非故障線路的斷路器跳閘前后的故障量變化的有效值接近零，所以，非故障線路的的動作判據(jù)的動作量接近零。跳閘的非故障線路在跳閘前有對地容性零序電流，跳閘后就被截斷了，所以，跳閘線路的斷路器跳閘前后的故障量變化的有效值是，大于零。跳閘的非故障線路在跳閘前有對地容性零序電流會流入大地，并從真實故障線路流回系統(tǒng)。所以，非故障線路誤跳閘后，真實故障線路的斷路器跳閘前后的故障量變化是-。

可見，小電流接地選線裝置誤跳閘以后補救程序動作判據(jù)，非故障線路的動作判據(jù)動作量小于制動量，動作判據(jù)不會動作。真實的故障線路的動作判據(jù)動作量大于制動量，可靠動作。

合理設(shè)置，可保證小電流接地選線裝置誤跳閘以后補救程序動作判據(jù)有較高的靈敏度。

如果是母線故障而產(chǎn)生的小電流接地選線裝置誤跳閘，所有線路的斷路器跳閘前后的故障量變化的有效值都具有非故障線路的特點，小電流接地選線裝置誤跳閘以后補救程序動作判據(jù)不會誤動作。

需要指出，小電流接地選線裝置第一次發(fā)出跳閘指令后，如果零序電壓沒有消失，則說明故障選線錯誤。補救程序可快速投入，不必等待誤跳閘線路的重合閘完成以后再投入補救程序。補救程序選出故障線路后，可快速跳閘。這樣，即使是小電流接地選線裝置第一次選線誤動作，補救程序也能很快地跳開真實故障線路。兩次選線的動作時間之和，再加上兩條線路斷路器跳閘時間之和，不會超過100ms。

2 ?結(jié)語

提出的具有補救功能的小電流接地選線方法，可對現(xiàn)有的小電流接地選線方法發(fā)生的誤動作進行補救。通過跳開非故障線路以后的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征與跳開非故障線路之前的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征的不同，提取故障特征量的變化特征，第二次判斷故障線路，判斷結(jié)果可靠。通過兩次判斷故障線路，其綜合正確動作率好于現(xiàn)有的一次判斷方法。

參考文獻

[1] 邱進，田野，李冠華，等.基于現(xiàn)場實錄波形的小電流接地故障暫態(tài)選線研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2019，47（6）：180-187.

[2] 束洪春，龔振，田鑫萃，等.基于故障特征頻帶及形態(tài)譜的單相接地故障選線[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019，43（3）：1041-1053.

[3] 劉柱揆，曹敏，董濤.基于波形相似度的小電流接地故障選線[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2017，45（21）：89-95.

[4] 薛永端，劉珊，王艷松，等.基于零序電壓比率制動的小電阻接地系統(tǒng)接地保護[J].電力系統(tǒng)自動化，2016，40（16）：112-117.

[5] 薛永端，張秋鳳，顏廷純，等.綜合暫態(tài)與工頻信息的諧振接地系統(tǒng)小電流接地故障選線[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，38（24）：80-85.