一种小电流接地故障自适应跳闸方法
【技术领域】
[0001] 一种小电流接地故障自适应跳闸方法，涉及一种中性点不接地、消弧线圈接地或 高阻接地系统中压配电网单相接地故障自适应跳闸方法，属于配电网故障保护领域。
【背景技术】
[0002] 我国6~35kV中压配电网多采用小电流接地方式，小电流接地系统发生单相接地 故障的几率最_，可占总故障的80%。小电流接地故障后，允许系统在较长时间内带故障运 行以提高供电可靠性，但也存在较大的安全隐患。对于现场普遍存在的间歇性弧光接地故 障，由于电荷的累积效应会在健全相上产生过电压，可能使健全相绝缘击穿引发两相接地 短路故障；当故障点位于电缆线路时，长时间的接地弧光电流也可能烧穿故障点绝缘，使其 发展为相间短路故障；当故障点处于危险环境(如石化企业、煤矿等）时，电弧电流容易引燃 周围易燃易爆气体。长时间带接地故障运行，可能使故障范围和严重程度扩大，造成重大经 济损失，因此对接地故障进行快速的选线、判断故障危害程度并在必要时隔离故障显得尤 为重要。
[0003] 近年选线技术的快速发展，其选线成功率越来越高，已能基本满足现场需求，但判 断故障危害程度及隔离小电流接地故障还存在以下不足：①由于多种因素的影响（如故障 信息特征提取易受干扰，没有针对不同类型的接地故障进行合理信息配置，高阻或电弧接 地故障信息获取较为困难等)，有可能造成选线装置误选，现有跳闸方法没有考虑选线结果 的可靠性；②现有跳闸因素只考虑接地故障电气量，并未涉及线路绝缘老化情况及已发生 故障对绝缘造成的破坏情况；③自动重合闸技术将一些对绝缘破坏微弱可自动恢复正常运 行的接地故障跳闸，破坏了供电的持续性。
[0004] 本发明给出了一种新的，综合利用故障选线结果可靠性、线路绝缘状况、故障严重 程度及线路类型、负荷对供电可靠性需求情况的自适应跳闸方法，当发生严重接地故障、线 路绝缘老化很严重且选线结果的可靠性很高、负荷不是特别重要时就可以尽快跳闸，从而 避免转化为更严重的故障；当发生如稳定的接地故障，绝缘条件很好，故障可自恢复时就不 必跳闸，以保持供电的持续性，该方法可以兼顾供电可靠性和安全性两个因素。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：提供一种小电流接地故障跳闸方法。当发生严重接 地故障、线路绝缘老化很严重且选线结果的可靠性很高、负荷不是特别重要时就可以尽快 跳闸，进而避免更严重的故障；当发生稳定的接地故障，绝缘条件很好，故障可自恢复时就 不必跳闸，以保持供电的持续性。
[0006] 本发明解决技术问题所采取的技术方案是：综合考虑故障选线结果可靠性、线路 绝缘状况、故障严重程度，并结合线路类型、负荷对供电可靠性需求情况自适应的选择故障 线路是否需要跳闸，实现过程为：
[0007] (1)确定各馈线的线路类型和负荷等级及线路类型系数和负荷等级系数；
[0008] 电力线路的类型有电缆线路、架空线路和混合线路。架空线路和电缆线路的构成 不同、所处的环境不同，由单相接地故障发展为两相或三相短路故障的概率、瞬时故障发展 为永久性故障的概率也不同。线路类型对跳闸的影响用线路类型系数k t来表示。
[0009] 不同等级的负荷对供电可靠性的需求是不同的。一级负荷在单相接地故障时不允 许跳闸；二级负荷在极其严重接地故障时跳闸；三级负荷在稍严重接地故障下跳闸。负荷 重要程度对跳闸的影响用负荷等级系数k g来表示，kg随负荷重要程度的增加而增大。
[0010] (2)确定故障选线结果可靠性、线路绝缘情况、故障严重程度的量化方法；
[0011] ①故障选线结果可靠性的评估
[0012] 故障暂态幅值、持续时间即故障能量，波形之间的极性关系是影响选线结果可靠 性的主要因素。
[0013] 故障能量：故障电流的大小和故障持续时间是影响选线结果可靠性的主要决定因 素，用故障能量W来表示。
【主权项】
1. 一种小电流接地故障自适应跳闸方法，通过在线实时监测故障选线结果可靠性、线 路绝缘水平、故障严重程度，并综合考虑线路类型、负荷对供电可靠性的需求等情况，自适 应选择故障线路是否需要跳闸及何时跳闸的保护，该方法采用如下步骤： (1) 确定各馈线的线路类型和负荷等级及线路类型系数和负荷等级系数； 线路类型、负荷重要程度对跳闸的影响分别用线路类型系数kt、负荷等级系数kg来表 /Jn 〇 (2) 确定故障选线结果可靠性、线路绝缘情况、故障严重程度的量化方法； (3) 设定选线结果可靠性、线路绝缘状况、故障严重程度的整定值； 对选线结果可靠性设置两级整定值CMll、CMl2 (CMll > CMl2)，其中当选线结果可靠性系 数λ < Cm12时表明选线结果不可靠，当Crell > λ > Cm12时选线结果可靠性较高，当 λ > Crell时，选线结果可靠性很高。同理对线路绝缘损坏情况设置两级整定值CinslX ins2 (Cinsl > Cins2),当λ ins < Cins2时表明线路绝缘状况良好，当Cinsl > λ ins > Cins2时表明绝缘 状况遭到较严重破坏，当λ ins > Cinsl时表明绝缘劣化很严重且遭到严重破坏。对故障严重 程度设置两级整定值 ose2 (C〇sel〉C ose2 )，其中当λ ose C〇se2 时故障不严重，当Ctjsel > λ _ > c_2时故障较严重，当λ _ > Cw时故障很严重。 (4) 在线采集数据，存储故障信息； (5) 判断系统是否发生单相接地故障； (6) 当发生单相接地故障时，在线确定故障选线结果可靠性、线路绝缘情况、故障严重 程度的量化值； (7) 判断是否符合跳闸条件并确定跳闸时间； (8) 发出跳闸信号或直接跳闸。 其特征在于： 选线结果可靠性是根据故障暂态幅值、持续时间即故障能量和安全裕度来评定的；线 路绝缘情况是根据线路已铺设或架设时间、本次故障距前次故障的时间间隔、发生此次接 地故障前本线路一定时间内发生瞬时性接地故障次数来评定的；故障严重程度是根据过电 压幅值及持续时间、本次接地故障的持续时间及接地阻抗来评定的；选线结果可靠性、线路 绝缘情况、故障严重程度是根据各自评定因素进行量化的。 跳闸条件为：当选线结果可靠性很高，本次故障较严重且线路绝缘已遭到较严重破坏 时跳闸；当选线结果可靠性较高，本次接地故障严重且将对线路绝缘造成重大威胁，或者线 路绝缘已遭到严重破坏时跳闸；当选线结果可靠性很高，本次接地故障严重且将对线路绝 缘造成重大威胁，或者线路绝缘已遭到严重破坏时跳闸。
2. 根据权利要求1所述的一种小电流接地故障自适应跳闸方法的要求，其特征在于： 选线结果可靠性系数λ 为：λ = f(W，P )? P 2W15,其中W为故障能量
式中T为暂态过程持续时间，i(t)为故障线路的零序电流)，P为相关系数， K1为相应的权重系数；λ 的值越大，选线结果可靠性越大。 线路绝缘情况用绝缘指数λ ins为
，其中Ts为线路已铺设 或架设时间、Ti为本次故障距前次故障的时间间隔、Nf为发生此次接地故障前本线路一定 时间内发生瞬时性接地故障次数，K2为相应的权重系数；λ ins越大，绝缘劣化越明显。 故障严重程度用λ_为：
，其中UotS故障过电压， Tot为过电压的持续时间，Τ。为本次接地故障的持续时间，Zf为本次接地故障的接地阻抗几 种影响因素，K3为相应的权重系数；其中λ _越大，此次故障对线路危害越大。
3.根据权利要求1所述的一种小电流接地故障自适应跳闸方法的要求，其特征在于： 跳闸条件为： 设线路η发生单相接地故障： a) .当选线结果可靠性很高，本次故障较严重且线路绝缘已遭到较严重破坏的情况下 跳闸。即：满足
(1) 时跳闸。 b) .当选线结果可靠性较高，本次接地故障严重且将对线路绝缘造成重大威胁，或者线 路绝缘已遭到严重破坏时跳闸。即满足
时跳闸。 c) .当选线结果可靠性很高，本次接地故障严重且将对线路绝缘造成重大威胁，或者线 路绝缘已遭到严重破坏时进行跳闸。即满足 时跳闸。
【专利摘要】本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种小电流接地故障自适应跳闸的新方法，通过在线实时监测故障选线结果可靠性、线路绝缘情况、故障严重程度，并综合考虑线路类型、负荷对供电可靠性的需求等情况，自适应选择故障线路是否跳闸及何时跳闸。与现有技术相比本发明的有益效果是：该自适应跳闸方法可以提高供电可靠性，同时提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点，同时避免弧光过电压等引发严重的相间故障的可能性。
【IPC分类】H02H7-26
【公开号】CN104682358
【申请号】CN201410109169
【发明人】薛永端, 沈本合, 张秋凤
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年3月24日