一种三相电力系统相间短路的处理方法与流程

1.本发明涉及电力系统保护领域，具体涉及一种三相电力系统相间短路的处理方法。


背景技术：

2.关于三相电力系统相间短路的处理方法，目前常见的做法有：1、采用重合闸的方式：首先切断该线路上的第一把断路器然后再闭合该第一把断路器，如果是瞬时性相间短路，并在闭合第一把断路器后即消除，则继续正常供电。如果在闭合第一把断路器后该相间短路故障仍然存在，则切断第一把断路器等待检修。2、将第一把断路器过流先跳开，然后最末把负荷开关无电流跳开（其他负荷开关在合闸状态），接着将第一把断路器重合，如果故障发生最末把负荷开关以下，则可以排除故障，否则第一把断路器重合后仍然有故障电流，此时第一把断路器过流再跳开，然后倒数第二把负荷开关无电流跳开，然后第一把断路器再次重合闸，如果相间短路发生在倒数第二把负荷开关和最末把负荷开关之间，则可以排除故障。以此类推，依次向上在无电流下切断负荷开关，直到将故障排除。在此操作过程中，供电系统反复经受大的短路电流冲击，如果次数过多，则会对线路造成损害，另外线路排除故障时间也很长。3、线路上都配置具有故障电流跳开能力的断路器，故障发生时将所有断路器设置为过流跳开，然后从第一把断路器开始合闸，有过流则跳开，故障排除。如果第一把断路器无过流而合闸成功，则闭锁一段时间的过流跳闸，在这段时间里第二把断路器合闸，由于第一把断流器已经过流闭锁，第二把断路器则有过流跳开，故障排除。如果无过流则接着闭合下一把，以此类推。该方案逻辑复杂，操作相对繁琐。4、采用时间上的级差配合方法：即同一线路断路器按照与电源的距离不同，整定不同过流跳闸时间，距离电源越近跳闸时间越长，一般整定级差为100ms，这个时间由开关的机械动作时长和算法耗费时间决定，这种方法可以将故障区域隔离，但是对于故障点离电源近的故障，供电系统耐受短路电流时间长，对电网的冲击大，而且虽然故障点与电源之间的开关被切断，但是故障点之后的区域因故障点尚未被排除，无法通过备用电源供电，即电网无法自愈。所谓自愈，是指将故障点两侧的开关均切断，从而实现利用两个电源为故障点两侧已切断开关之间区域以外的区域进行供电，从而将停电控制在更小的面积。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种三相电力系统相间短路的处理方法，该方法能够将相间短路故障点两侧最近的开关切断从而切除短路故障使系统自愈，并且操作便捷，实用性强。
4.为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：一种三相电力系统相间短路的处理方法，所述三相电力系统上设有若干开关，所述开关能够检测电流信号和电压信号，当发生相间短路故障从而产生短路电流时，按如下步骤处理：s1：从所述短路电流产生时刻起，某一所述开关检测到短路电流持续到预设跳闸
时长时即跳闸，预先设置靠近电源侧的开关的预设跳闸时长长于远离电源侧的开关的预设跳闸时长；s2：未检测到所述短路电流的所述开关检测电压信号，某一所述开关在该所述开关上游第一个开关的规划跳开时刻之后未再检测到所述电压信号即跳闸，所述上游为朝着电源侧计数开关的方向，所述规划跳开时刻为从所述短路电流产生时刻起该所述开关上游第一个开关根据预设跳闸时长假设应该跳开的时刻。
5.优选的，所述电压信号为所述三相线路的某一相线路与大地之间的相电压信号；或者所述电压信号为所述三相线路某两相线路之间的线电压信号；或者所述电压信号为所述三相线路的3u0电压信号。
6.上述方案中，相间短路故障发生时，故障点与电源之间的故障相导线有故障电流流过，相应的这一线路的开关就能检测到故障电流，而越接近故障点的开关触发跳闸的电流时长越短，这样距离故障点最近的流过故障电流的开关必然比其他能够检测到故障电流的开关要先跳闸并切断电流。在伴随故障电流产生的同时，三相线路上某一相对大地的相电压或两条线路之间的线电压或3u0电压也会出现变化而出现独特的电压信号，这种电压信号直到上述开关跳闸切断故障电流后才会消失，而且这种电压信号根据导线电势相等的原理会分布在整条导线上，直到故障电流被切断时这种电压信号才会消失。本发明中，从开始发生相间短路故障产生故障电流的时刻进行计时，根据触发跳闸的电流时长条件就可以预先规划出各个开关假设被电流信号触发跳闸的时间点（该时间点也就是从发生相间短路故障产生故障电流信号时刻起的时间序列上的一个时刻），该时间点加上开关从开始起跳到彻底跳开切断电流的机械动作耗时，就可以得到各个开关的预先规划的跳开时刻。某一开关根据电流条件跳开的时刻，其下游的第一个开关（此开关在故障点背离电源的一侧，因此此开关及更下游的开关均始终未检测到故障电流）从该时刻起即不能再检测到上述电压信号，若据此跳闸恰可实现故障点背侧最近开关的跳闸这一预期。又因为每一个开关都在时间序列上被规划出假设的跳开时刻（这些跳开时刻在时间序列上是依次排列的），所以将某一个开关触发跳闸的电压条件设为其上游的第一个开关假设的跳开时刻之后检测不到电压信号，只会有该开关符合条件，而该开关下游的其他开关则因在各自上游第一个开关的规划跳开时刻后均可以检测到电压信号，所以不会跳闸。
附图说明
7.图1是本发明方法中三相电力系统的相关结构示意图（虚线省略了分界开关14右侧的线路、开关和电源）；图2为相间短路模拟线路示意图；图3为模拟的相间短路线电压变化曲线（三条线分别代表ab、bc、ca相间的线电压）；图4为模拟的相间短路相电压变化曲线（三条线分别代表a、b、c相对地的相电压）；图5为模拟的相间短路故障并在故障点接地时3u0电压变化曲线。
具体实施方式
8.下面结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，三相电力系统包括电源和三相线路20，在三相线路20上设有若干开关，如开关10、11、12、13等，分界开关14用于隔开两个电源之间的连接，当分界开关14闭合后，另一个电源可以作为备用电源供电。
9.假设在点f处bc两相发生相间短路故障，则按如下方法处理：相间短路故障发生，短路电流产生，因为该短路电流信号的存在，伴随着使三相线路的某一相线路与大地之间的相电压信号、或者三相线路某两相线路之间的线电压信号、或者三相线路的3u0电压信号发生变化。
10.上述开关具有检测电流时长以及电压的能力（只需在开关上设置电流感应器和电压感应器，为本领域通用技术），并且可以根据电流信号或电压信号进行跳闸设置。预先设置靠近电源侧的开关的预设跳闸时长长于远离电源侧的开关的预设跳闸时长，比如，开关10、11、12、13触发跳闸的电流时长（即预设跳闸时长）分别设为0（即检测到短路电流即跳闸）、100、200、300毫秒，当电流持续到200毫秒时，开关12跳闸，此前开关10、11因没有短路电流流过而不会跳闸，开关12跳闸后因不再有电流，开关13也不会跳闸，这样就可以保证距离故障点f最近的开关（即开关12）跳闸。本领域技术人员能够理解，根据电流时长跳闸时，开关触发跳闸的电流时长差值要大于开关跳开的时间。
11.在短路电流存在时，分段开关10、11、12、13都会检测到电压信号，但是逻辑设置上只有未检测到短路电流的开关才会根据电压条件跳闸，有短路电流流过的开关不会根据电压条件跳闸。
12.在一个实施例中，按如下方式设置开关跳闸的电压条件：相间短路故障发生时会产生故障电流（此时两条故障相之间的线电压会突然下降，因此也可以将此作为传感器判断短路故障发生的时间起点）的时刻为0并开始计时，设电流时长差值为100毫秒，则开关10流过故障电流信号触发跳闸为0毫秒的时间点（即只要检测到故障电流产生就同时跳闸），设开关跳开的机械动作耗时为50毫秒（即开关从开始起跳到彻底跳开切断电流需要50毫秒），则开关10跳开的时刻为第50毫秒，以此类推，开关11跳开的时刻为第150毫秒，开关12跳开的时刻为第250毫秒，开关13跳开的时刻为第350毫秒（这些时间点为规划跳开时刻，也就是按照规划假设应该跳开的时刻，实际中具体是哪个开关跳开，要看故障点随机出现的位置），等等，假设故障点f位于开关12和11之间，按电流条件，开关12在第250毫秒的时刻跳开，则在第250毫秒后开关11就不会再检测到电压信号，可据此跳闸，而开关10触发跳闸的电压条件则相应为第150毫秒后检测不到电压信号（因其上游第一把开关是开关11，开关11跳开的时刻是第150毫秒），但按目前故障点f的位置，开关11不会因电流条件跳开，所以第150毫秒之后还有电压信号，这样开关10就可以检测到电压信号，所以不会跳闸。其他开关都同此理，这样该条件就保证了只有距离故障点f最近的无流开关跳闸，其他的无流开关不跳闸，且与故障点f随机出现的具体位置无关。所以，电压跳闸条件可以归纳为：未检测到短路电流的开关检测电压信号，某一开关在该开关上游第一个开关的规划跳开时刻之后未再检测到电压信号即跳闸。本发明中所说的上游，即朝着电源的方向走而依次计数开关的方向，下游即相反的方向。
13.在模拟软件中对10kv供电系统进行了相间短路模拟，分别模拟了单纯相间短路时的线电压、相电压和相间短路附带接地时的3u0电压，可以看出，在故障点上游的开关跳开后，故障点下游的开关检测到的上述电压信号会明显不同，因此这些电压信号可以作为下
游开关跳闸的判据，模拟线路搭建界面如图2所示。
14.模拟例1：0.1s，bc相间短路，0.25s，开关1断开，0.3s，开关2断开，线电压如图3所示，由图3可见，开关1断开前后，线电压有明显变化，可以作为开关2跳闸的判据。
15.模拟例2：0.1s，bc相间短路，0.25s，开关1断开，0.3s，开关2断开，相电压如图4所示，由图4可见，开关1断开前后，相电压有明显变化，可以作为开关2跳闸的判据。
16.模拟例3：0.1s，bc相间短路附带接地，0.25s，开关1断开，0.3s，开关2断开，3u0电压如图5所示，由图5可见，开关1断开前后，3u0电压有明显变化，可以作为开关2跳闸的判据。
17.上述实施例只是对本发明构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。