一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法

摘要

本发明属于一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法，该方法包括以下步骤：(1)出现接地故障时，测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；(2)计算I0、变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值；(3)自动分析I0、I01和I02的幅值之间的关系：(4)按照步骤(3)的分析结果分段延时并使相应断路器动作以完成故障分支的切除。本发明在利用低阻接地故障发生时变压器低压侧两个分支中流过的零序故障电流的分布特征进行判别，智能识别变压器低压侧存在故障的支路，相比现有保护方案，有效缩小了负荷切除范围，提高了用户的供电可靠性，降低了接地故障接地变零序保护动作时导致的停电范围，最大可能的保护了用电负荷。

权利要求

1.一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)出现接地故障时，测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；

(2)计算I0、变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值；

(3)自动分析I0、I01和I02的幅值之间的关系，判断标准如下：当a.当I0＞I0set时，如果I01＞I0s1且I01＞k×I02时，应切除一侧分支；

b.当I0＞I0set时，如果I02＞I0s2且I02＞k×I01时，应切除另一侧分支；

c.当无法满足步骤a和步骤b时，应切除两侧分支；

其中，

I0set为零序过流保护定值门槛，I0s1为一侧分支接地故障最低门槛电流，I0s2为另一侧分支接地故障最低门槛电流，k为两个分支零序电流比幅门槛系数，k＝1.5～2。

(4)按照步骤(3)的分析结果分段延时并使相应断路器动作以完成故障分支的切除。

2.根据权利要求1所述的一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法，其特征在于：I0set为接地变压器零序过流保护定值，I0s1为一侧分支接地故障中的零序过流保护定值，I0s2为另一侧分支接地故障中的零序过流保护定值，k为两个分支零序电流比幅门槛系数，k＝1.5～2。

说明书

一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法

技术领域

[0001] 本发明属于变压器低压侧的接地变压器零序电流保护技术领域，尤其是一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法。

背景技术

[0002] 随着电力负荷的迅速增长，城市中的电网规模也不断地进行着扩建和延伸，受城区规划、环保和场地等条件制约，市区变电所越来越多地采用电缆馈线，以致10kV系统单相对地电容电流大幅度增加，为抑制单相接地时产生的过电压幅值，越来越多的10kV电网开始采用低阻接地接线方式，其接地故障电流约为400～600A，该接线方式是为了10kV系统发生接地时，根据接地点所在位置，由相应零序保护将接地故障隔离，以防电弧重燃引发过电压，保证电网中健全设备的安全供电。现有的变压器低压侧的接地变压器零序保护方案是：保护由接于接地变中性线的电流互感器的过流继电器完成，其动作时限考虑与10kV馈线的零序过流保护相配合，第一时限跳开10kV分段断路器并闭锁备自投，第二时限跳开主变低压侧开关(根据实际情况可以不设这段时限)，第三时限跳开主变各侧开关。该方法对变压器低压侧单分支线路形成了很好的保护，能及时将故障点切除以保护其它设备，但是目前较常用结构是变压器低压侧有两条分支，此时如果仍然套用现有接地变压器零序电流保护方案时，零序电流保护第一时限的动作不具有选择性，发生故障时，直接切除变压器各个分支的分段断路器，无形中将非故障分支中的用电设备同时切除，扩大了接地故障的停电范围，导致变压器低压侧非故障分支的母线发生不必要的负荷丢失现象，降低了对用户供电的可靠性，也造成了用户利益受损。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供操作简便，可智能分析判断变压器低压侧双分支线路故障点，并自动选择性切除故障线路、避免不必要的用户负荷损失的一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法。

[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

[0005] 一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法，该方法包括以下步骤：

[0006] (1)出现接地故障时，测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；

[0007] (2)计算I0、变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值；

[0008] (3)自动分析I0、I01和I02的幅值之间的关系，判断标准如下：时[0009] a.当I0＞I0set时，如果I01＞I0s1且I01＞k×I02时，应切除一侧分支；

[0010] b.当I0＞I0set时，如果I02＞I0s2且I02＞k×I01时，应切除另一侧分支；

[0011] c.当无法满足步骤a和步骤b时，应切除两侧分支；

[0012] 其中，

[0013] I0set为零序过流保护定值门槛，I0s1为一侧分支接地故障最低门槛电流，I0s2为另一侧分支接地故障最低门槛电流，k为两个分支零序电流比幅门槛系数。

[0014] (4)按照步骤(3)的分析结果分段延时并使相应断路器动作以完成故障分支的切除。

[0015] 而且，I0set为接地变压器零序过流保护定值，I0s1为一侧分支接地故障中的零序过流保护定值，I0s2为另一侧分支接地故障中的零序过流保护定值，k为两个分支零序电流比幅门槛系数，k＝1.5～2。

[0016] 本发明的优点和积极效果是：

[0017] 本发明在利用低阻接地故障发生时变压器低压侧两个分支中流过的零序故障电流的分布特征进行判别，智能识别变压器低压侧存在故障的支路，进而有选择的优先切除故障分支的分段断路器，如果在某种故障状态下无法有效识别出故障分支时，保持与现有保护跳闸方案一致处理。相比现有保护方案，本发明在保证了现有保护功能的前提下，提供了故障切除的智能选择，有效缩小了负荷切除范围，提高了用户的供电可靠性，降低了接地故障导致的停电范围，最大可能的保护了用电负荷。

附图说明

[0018] 图1是双分支变压器接线示意图；

[0019] 图2是故障分支判断逻辑图。

具体实施方式

[0020] 本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

[0021] 目前常见的变压器低压侧线路结构如图1所示，低压侧具有分支A和分支B两条分支，当图中的K1～K5处任意地点出现故障时，现有的保护方案都会将分支A和分支B依次切除，无法智能的判断出故障点。

[0022] 本发明提供了一种可选择切除变压器低压侧双分支线路中故障点的方法，其主要步骤是：当出现接地故障时，首先测量接地变压器ZN所在支路的零序电流I0，以及分支A和分支B的三相电流瞬时数值，然后计算I0、两分支的零序电流I01和I02的幅值进行比较，当满足一定条件时，得出故障发生在哪个分支，最后按照分析判断结果分段延时并使相应断路器动作以完成故障分支的切除。

[0023] 具体分析判断过程的逻辑关系如图2所示，

[0024] a.当I0＞I0set时，如果I01＞I0s1且I01＞k×I02时，应切除一侧分支；

[0025] b.当I0＞I0set时，如果I02＞I0s2且I02＞k×I01时，应切除另一侧分支；

[0026] c.当无法满足步骤a和步骤b时，应切除两侧分支；

[0027] 其中，

[0028] I0set为零序过流保护定值，I0s1为一侧分支接地故障中的零序过流保护定值(最低门槛电流)，I0s2为另一侧分支接地故障中的零序过流保护定值(最低门槛电流)，k为两个分支零序电流比幅门槛系数，k＝1.5～2。

[0029] 当满足步骤a时，在TS1延时后，跳DL3断路器，在TS2延时后，跳DL1断路器，在TS3延时后，变压器全跳。

[0030] 当满足步骤b时，在TS1延时后，跳DL4断路器，在TS2延时后，跳DL2断路器，在TS3延时后，变压器全跳。

[0031] 当无法步骤a和步骤b时，在TS1延时后，跳DL3、DL4断路器，在TS2延时后，跳DL1、DL2断路器，在TS3延时后，变压器全跳。

[0032] 应用实施例；

[0033] 以下应用例中均以变压器为110/35/10KV额定容量75MW，其10kV低压侧Δ接线通过接地变压器接地，变压器低压侧有分支A和分支B，分支A上设置有分支断路器DL1和母线分段断路器DL3，分支B上设置有分支断路器DL2和母线分段断路器DL4。根据系统参数计算和根据后备保护配合方案，I0set＝100A，I0s1＝50A，I0s2＝50A，延时TS1＝0.5S，TS2＝0.6S，TS3＝0.7S，K＝2.0。

[0034] 当A分支某处发生接地故障发生时，具体控制过程如下：

[0035] (1)测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；

[0036] (2)计算短路状态下I0幅值和变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值分别为：I0＝300A，I01＝270A，I02＝30A；

[0037] (3)分析I0、I01和I02的幅值之间的关系，此时I0＞I0set，I01＞I0s1且I01＞k×I02，应切除分支A。

[0038] 跳闸顺序为：在TS1＝0.5S延时后，发跳DL3断路器令，在TS2＝0.6S延时后，发跳DL1断路器令，在TS3＝0.7S延时后，发变压器全跳令。

[0039] 当B分支某处发生接地故障发生时，具体控制过程如下：

[0040] (1)测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；

[0041] (2)计算短路状态下I0幅值和变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值分别为：I0＝300A，I01＝80A，I02＝220A；

[0042] (3)分析I0、I01和I02的幅值之间的关系，此时I0＞I0set，I01＞I0s1且I02＞k×I01，应切除分支B。

[0043] 跳闸顺序为：在TS1＝0.5S延时后，发跳DL4断路器令，在TS2＝0.6S延时后，发跳DL2断路器令，在TS3＝0.7S延时后，发变压器全跳令。

[0044] 当A和B分支均发生阻抗接地故障发生时，具体控制过程如下：

[0045] (1)测量接地中性点电流I0、变压器低压侧各分支三相电流的瞬时数值；

[0046] (2)计算短路状态下I0幅值和变压器低压侧两个分支的零序电流I01和I02的幅值分别为：I0＝180A，I01＝80A，I02＝100A；

[0047] (3)分析I0、I01和I02的幅值之间的关系，此时即不满足I0＞I0set，同时I02＞I0s2且I02＞k×I01的条件，也不满足I0＞I0set，同时I02＞I0s2且I02＞k×I01的条件，应同时切除分支A和分支B。

[0048] 跳闸顺序为：在TS1＝0.5S延时后，发跳DL3、DL4断路器令，在TS2＝0.6S延时后，发跳DL1、DL2断路器令，在TS3＝0.7S延时后，变压器全跳。

[0049] 综上所述，本发明在利用低阻接地故障发生时变压器低压侧两个分支中流过的零序故障电流的分布特征进行判别，智能识别变压器低压侧存在故障的支路，进而有选择的优先切除故障分支的分段断路器，如果在某种故障状态下无法有效识别出故障分支时，保持与现有保护跳闸方案一致处理。相比现有接地变压器的零序过流保护方案，本发明在保证了现有保护功能的前提下，提供了故障切除的智能选择，有效缩小了负荷切除范围，提高了用户的供电可靠性，降低了接地故障导致的停电范围，最大可能的保护了用电负荷。