一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统的制作方法

1.本发明主要是配电网单相接地故障处理与故障区域隔离，适用于变电站母线安装有动态接地消弧装置与配电线路节点智能开关智能终端及其后台的配合实现配电网单相接地故障处理与故障快速区域隔离。


背景技术：

2.配电网单相接地故障占比高达80%左、右，对于永久性接地故障，如通过接地选线在变电站切除故障馈线，造成停电范围很大，降低供电可靠性。
3.现在配电网中装有大量的一二次融合的智能开关，为的是在故障时进行故障区域隔离。其故障区域隔离方法如采用零序电流保护法，但为了保证零序电流保护的选择性要求，零序电流保护电流定值一般都选取的比较大，这样就造成了较大的高阻死区；如根据配电线路的电容电流的不同采用针对性的零序电流保护定值，因为配电运行方式变化频繁，零序电流保护定值要随配电运行方式变化而整定，如配电网一二次融合智能开关多，这种方法由于工作量过大而难以实施。
4.现有的配电自动化系统根据节点零序电流比较法判断接地故障区域，实现故障的区域隔离是目前主要采用的方法，但是这种方法需要把各节点的零序电流上传至配电自动化后台进行分析，进行故障区域判断，断开相应节点的智能开关，实现故障区域隔，但这种方法时间长，据现场实验证明，需40秒左右，不利于配电网单相接地故障的快速区域隔离。
5.现在的一二次融合智能开关虽然具有釆样、通信和控制功能，但是不具备对故障进行分析和智能处理的功能，所采用的零序电流保护也是一条线路一个零序电流定值，不能随着在电网线路参数变化调整，不能随故障点过渡电阻的变化而改变，因而不利于高阻接地故障的处理与故障区域隔离。


技术实现要素：

6.针对目前配电网单相接地故障区域隔离存在的问题，发明了一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统，由安装在变电站母线上的动态接地消弧装置、安装在配电线路各节点的一二次融合智能开关及智能控制终端和后台ht构成接地故障处理与分级故障区域隔离系统；在电网正常运行时，动态接地消弧装置先切换到电阻接地，通过中性点电压互感器采集中性点位移电压u
0b
和通过各馈线首端零序电流互感器t
j0
采集各馈线首端零序电流i
j0b
作为状态参数标准值，然后合上消弧支路开关qf
l
、断开电阻支路开关qfr，装置运行于消弧线圈接地方式；动态接地消弧装置时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l
和各馈线零序电流i
j0
。
7.当电网中性点位移电压un的稳定绝对增量符合：，且消弧线圈支路电流绝对增量 时，判断配电网运行方式发生了变化；则进行状态参数标准值采集; 为配电网运行方式发生变化中性点位移电压的稳定绝对增量判据值，v；
为配电网运行方式发生变化消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；ζ2为判断配电网发生单相接地故障中性点位移电压的绝对增量判据值，v。
8.把故障时故障馈线节点穿越的零序电流和零序电流i
j0
与持续时间ti的积分定义为qi值，则qi=，i
0i
为故障发生时故障馈线首端零序电流，a；ti根据馈线中一二次融合智能开关节点的数量及故障区域隔离最长时间要求设定，但需满足相邻二节点的时长大于节点开关之间最大固有分闸时间的要求；根据配电网最大电容电流和故障区域隔离不同时间要求，计算出若干qi值，贮存在节点智能控制终端和后台ht中，在接地故障发生时，动态接地消弧装置判断故障为永久性接地故障，选出故障馈线后，根据检测到的故障馈线首端零序电流大小，巩到该电流的范围对应的qi值，向故障馈线各节点智能终端发布qi动作值，启动故障馈线各节点智能终端对应的qi值，故障馈线各节点智能终端节点中对穿起的零序电流和持续时间进行积分计算，当某一节点达到对应的qi时，则断开节点开关进行故障区域隔离。
9.动态接地消弧装置在运行时，时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l0
，若在t0时刻检测到电网中性点位移电压由u
n0
变为u
n1
,且中性点位移电压的稳定绝对增量符合：≥ζ2，消弧线圈支路电流稳定绝对增量符合： ≥η，判断配电网发生了单相接地故障，把t0时刻作为发生单相接地故障的时间起点，延时δt1后再检查配电网中性点位移电压u
n2
是否符合：，消弧线圈支路电流i
l2
是否符合：，若符合，则故障为瞬时性故障，消弧线圈消弧成功，若不符合则故障为永久性故障，消弧线圈消弧不成功；为判断配电网发生单相接地故障消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；δt1为消弧线圈消除瞬时性接地故障及调谐所需最长时间，s。
10.当判断故障为永久性故障时，合上动态接地消弧装置的电阻支路开关qfr后，再断开消弧线圈支路开关qf
l
，动态切换为电阻接地方式，检查各馈线首端的零序电流i
j01
，并与之前采集到的馈线首端零序电流i
j0b
作比较，计算出各馈线首端零序电流绝对增量值，，其中首端零序电流绝对增量最大的馈线即为发生单相接地故障的馈线。
11.选出单相接地故障馈线后检测故障馈线首端的零序电流，根据故障馈线首端零序电流范围判断对应的qi值，通过后台ht向故障馈线上各节点智能控制终端发出指令启动相应的qi值，实现故障的区域隔离，故障馈线出线开关的跳闸动作时间为ti+δt，δt一股取0.5s；当时间达到ti故障馈线所有节点智能控制终端都没有达到对应的qi，则故障在馈线出线开关与第一节点之间，需断开故障馈线出线开关切除故障馈线。
12.若i
j0
《i
01
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q1，当节点中的零序电流与时间的积分达到q1的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
13.若i
01
≤i
j0
《i
02
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q2，当节点中的零序电流与时间的乘积达到q2的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
14.若i
02
≤i
j0
《i
03
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q3，当节点中的零序电流与时间的积分达到q3的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
15.若i
03
≤i
j0
《i
04
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q4，当节点中的零序电流与时间的积分达到q4的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
[0016] 该系统适用的条件为：馈线中最大对地电容电流i
jmac
应满足：i
jmac
≤i
c-i
jmac
如不满足，则在母线上接入一定容量的接地补偿电容器使之满足, ic为变电站总的对地电容电流。
[0017]
qi为节点智能开关的保护动作值，即当穿越的零序电流和零序电流持续时间的积分达到对应的节点qi时，节点智能开关跳闸进行故障区域隔离，根据电网电容电流的大小和故障区域隔离时间的要求，可设定若干qi进行分级。
[0018]
本发明具有下述优点：1、该发明解决了配电网运行方式变化频繁带来的节点零序电流定值难于整定问题。
[0019]
2、该发明根据系统电容电流大小进行分级，具有较好的针对性。
[0020]
3、该发明故障时故障馈线首端零序电流启动不同的qi，解决了低阻、中阻和高阻接地故障的识别与故障的快速区域隔离，特别是在配电线路发生断线产生单相接地故障、人身触电引起的接地故障和树木接地故障时快速实现故障区域隔离，有效提高电网安全、人身安全和防止山林火灾事故发生。
[0021]
4、该发明在故障区域隔离没有盲区。
[0022]
5、该发明筒单、易行、适用范围广，便于产品化，产品市场前景好。
附图说明
[0023]
图1为动态接地消弧装置结构图。
[0024]
图2为系统拓扑图。
实施方式
[0025]
由安装在变电站母线上的动态接地消弧装置、安装在配电线路各节点的一二次融合智能开关及智能控制终端和后台ht构成接地故障处理与分级故障区域隔离系统；在电网正常运行时，动态接地消弧装置先切换到电阻接地，通过中性点电压互感器采集中性点位移电压u
0b
和通过各馈线首端零序电流互感器t
j0
采集各馈线首端零序电流i
j0b
作为状态参数标准值，然后合上消弧支路开关qf
l
、断开电阻支路开关qfr，装置运行于消弧线圈接地方式；动态接地消弧装置时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l
和各馈线零序电流i
j0
。
[0026]
当电网中性点位移电压un的稳定绝对增量符合：，且消弧线圈支路电流绝对增量 时，判断配电网运行方式发生了变化；则进行状态参数标准值采集; 为配电网运行方式发生变化中性点位移电压的稳定绝对增量判据值，v；为配电网运行方式发生变化消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；ζ2为判断配电网发生单相接地故障中性点位移电压的绝对增量判据值，v。
[0027]
把故障时故障馈线节点穿越的零序电流和零序电流i
j0
与持续时间ti的积分定义
为qi值，则qi=，i
0i
为故障发生时故障馈线首端零序电流，a；ti根据馈线中一二次融合智能开关节点的数量及故障区域隔离最长时间要求设定，但需满足相邻二节点的时长大于节点开关之间最大固有分闸时间的要求；根据配电网最大电容电流和故障区域隔离不同时间要求，计算出若干qi值，贮存在节点智能控制终端和后台ht中，在接地故障发生时，动态接地消弧装置判断故障为永久性接地故障，选出故障馈线后，根据检测到的故障馈线首端零序电流大小，巩到该电流的范围对应的qi值，向故障馈线各节点智能终端发布qi动作值，启动故障馈线各节点智能终端对应的qi值，故障馈线各节点智能终端节点中对穿起的零序电流和持续时间进行积分计算，当某一节点达到对应的qi时，则断开节点开关进行故障区域隔离。
[0028]
动态接地消弧装置在运行时，时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l0
，若在t0时刻检测到电网中性点位移电压由u
n0
变为u
n1
,且中性点位移电压的稳定绝对增量符合：≥ζ2，消弧线圈支路电流稳定绝对增量符合： ≥η，判断配电网发生了单相接地故障，把t0时刻作为发生单相接地故障的时间起点，延时δt1后再检查配电网中性点位移电压u
n2
是否符合：，消弧线圈支路电流i
l2
是否符合：，若符合，则故障为瞬时性故障，消弧线圈消弧成功，若不符合则故障为永久性故障，消弧线圈消弧不成功；为判断配电网发生单相接地故障消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；δt1为消弧线圈消除瞬时性接地故障及调谐所需最长时间，s。
[0029]
当判断故障为永久性故障时，合上动态接地消弧装置的电阻支路开关qfr后，再断开消弧线圈支路开关qf
l
，动态切换为电阻接地方式，检查各馈线首端的零序电流i
j01
，并与之前采集到的馈线首端零序电流i
j0b
作比较，计算出各馈线首端零序电流绝对增量值，，其中首端零序电流绝对增量最大的馈线即为发生单相接地故障的馈线。
[0030]
选出单相接地故障馈线后检测故障馈线首端的零序电流，根据故障馈线首端零序电流范围判断对应的qi值，通过后台ht向故障馈线上各节点智能控制终端发出指令启动相应的qi值，实现故障的区域隔离，故障馈线出线开关的跳闸动作时间为ti+δt，δt一股取0.5s；当时间达到ti故障馈线所有节点智能控制终端都没有达到对应的qi，则故障在馈线出线开关与第一节点之间，需断开故障馈线出线开关切除故障馈线。
[0031]
若i
j0
《i
01
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q1，当节点中的零序电流与时间的积分达到q1的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
[0032]
若i
01
≤i
j0
《i
02
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q2，当节点中的零序电流与时间的乘积达到q2的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
[0033]
若i
02
≤i
j0
《i
03
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q3，当节点中的零序电流与时间的积分达到q3的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
[0034]
若i
03
≤i
j0
《i
04
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q4，当节点中的零序电流与时间的积分达到q4的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。
[0035]
该系统适用的条件为：馈线中最大对地电容电流i
jmac
应满足：i
jmac
≤i
c-i
jmac
如不
满足，则在母线上接入一定容量的接地补偿电容器使之满足, ic为变电站总的对地电容电流。
[0036] qi为节点智能开关的保护动作值，即当穿越的零序电流和零序电流持续时间的积分达到对应的节点qi时，节点智能开关跳闸进行故障区域隔离，根据电网电容电流的大小和故障区域隔离时间的要求，可设定若干qi进行分级。
[0037]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统，其特征在于：由安装在变电站母线上的动态接地消弧装置、安装在配电线路各节点的一二次融合智能开关及智能控制终端和后台ht构成接地故障处理与分级故障区域隔离系统；在电网正常运行时，动态接地消弧装置先切换到电阻接地，通过中性点电压互感器采集中性点位移电压u
0b
和通过各馈线首端零序电流互感器t
j0
采集各馈线首端零序电流i
j0b
作为状态参数标准值，然后合上消弧支路开关qf
l
、断开电阻支路开关qf
r
，装置运行于消弧线圈接地方式；动态接地消弧装置时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l
和各馈线零序电流i
j0
；当电网中性点位移电压u
n
的稳定绝对增量符合：，且消弧线圈支路电流绝对增量 时，判断配电网运行方式发生了变化；则进行状态参数标准值采集; 为配电网运行方式发生变化中性点位移电压的稳定绝对增量判据值，v；为配电网运行方式发生变化消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；ζ2为判断配电网发生单相接地故障中性点位移电压的绝对增量判据值，v；把故障时故障馈线节点穿越的零序电流和零序电流i
j0
与持续时间t
i
的积分定义为q
i
值，则q
i
=， i
0i
为故障发生时故障馈线首端零序电流，a；t
i
根据馈线中一二次融合智能开关节点的数量及故障区域隔离最长时间要求设定，但需满足相邻二节点的时长大于节点开关之间最大固有分闸时间的要求；根据配电网最大电容电流和故障区域隔离不同时间要求，计算出若干q
i
值，贮存在节点智能控制终端和后台ht中，在接地故障发生时，动态接地消弧装置判断故障为永久性接地故障，选出故障馈线后，根据检测到的故障馈线首端零序电流大小，巩到该电流的范围对应的q
i
值，向故障馈线各节点智能终端发布q
i
动作值，启动故障馈线各节点智能终端对应的q
i
值，故障馈线各节点智能终端节点中对穿起的零序电流和持续时间进行积分计算，当某一节点达到对应的q
i
时，则断开节点开关进行故障区域隔离；动态接地消弧装置在运行时，时实检测电网中性点位移电压u
n0
、消弧线圈支路电流i
l0
，若在t0时刻检测到电网中性点位移电压由u
n0
变为u
n1
,且中性点位移电压的稳定绝对增量符合：≥ζ2，消弧线圈支路电流稳定绝对增量符合：≥η，判断配电网发生了单相接地故障，把t0时刻作为发生单相接地故障的时间起点，延时δt1后再检查配电网中性点位移电压u
n2
是否符合：，消弧线圈支路电流i
l2
是否符合：，若符合，则故障为瞬时性故障，消弧线圈消弧成功，若不符合则故障为永久性故障，消弧线圈消弧不成功；为判断配电网发生单相接地故障消弧线圈支路电流的绝对增量判据值，a；δt1为消弧线圈消除瞬时性接地故障及调谐所需最长时间，s；当判断故障为永久性故障时，合上动态接地消弧装置的电阻支路开关qf
r
后，再断开消弧线圈支路开关qf
l
，动态切换为电阻接地方式，检查各馈线首端的零序电流i
j01
，并与之前采集到的馈线首端零序电流i
j0b
作比较，计算出各馈线首端零序电流绝对增量值，，其中首端零序电流绝对增量最大的馈线即为发生单相接地故障的馈线；选出单相接地故障馈线后检测故障馈线首端的零序电流，根据故障馈线首端零序电流范围判断对应的q
i
值，通过后台ht向故障馈线上各节点智能控制终端发出指令启动相应的q
i
值，实现故障的区域隔离，故障馈线出线开关的跳闸动作时间为t
i
+δt，δt一股取0.5s；当时间达到t
i
故障馈线所有节点智能控制终端都没有达到对应的q
i
，则故障在馈线出线开关与第一节点之间，需断开故障馈线出线开关切除故障馈线；若i
j0
<i
01
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q1，当节点中的零序电流
与时间的积分达到q1的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离；若i
01
≤i
j0
<i
02
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q2，当节点中的零序电流与时间的乘积达到q2的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离；若i
02
≤i
j0
<i
03
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q3，当节点中的零序电流与时间的积分达到q3的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离；若i
03
≤i
j0
<i
04
，后台向接地故障馈线各节点智能终端发送指令启动q4，当节点中的零序电流与时间的积分达到q4的值时，节点开关跳闸，进行故障区域隔离。。2.根据权利要求1所述的一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统，其特征在于：该系统适用的条件为：馈线中最大对地电容电流i
jmac
应满足：i
jmac
≤i
c-i
jmac
如不满足，则在母线上接入一定容量的接地补偿电容器使之满足, i
c
为变电站总的对地电容电流。3.根据权利要求1所述的一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统，其特征在于：q
i
为节点智能开关的保护动作值，即当穿越的零序电流和零序电流持续时间的积分达到对应的节点q
i
时，节点智能开关跳闸进行故障区域隔离，根据电网电容电流的大小和故障区域隔离时间的要求，可设定若干q
i
进行分级。

技术总结
针对目前配电网单相接地故障区域隔离存在的问题，发明了一种动态接地方式的故障处理与分级故障区域隔离系统，系统由安装在变电站母线上的改进型动态接地消弧装置、安装在配电线路各节点的一二次融合智能开关及智能控制终端和后台Ht构成。在智能控制终端和后台Ht中贮存根据节点穿越的零序电流和零序电流持续时间的积分得到的Q


技术研发人员：张春辉 李景禄
受保护的技术使用者：长沙信长电力科技有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/14