中国石油大学（华东）薛永端等：基于双端剩余电流突变量的漏电保护方法
发布时间:2022-05-31
周超群1，陈先凯1，盖午阳1，刘术波1，薛永端2*
（1. 国网山东省电力公司青岛供电公司；2. 中国石油大学（华东）新能源学院）
本文发表在《全球能源互联网》2022年第3期“新型配电系统智能感知、分析与优化运行”专题上，欢迎点击品读。受国网山东省电力公司科技项目（5206021900VU）资助。
文章导读
0.4kV低压配电系统点多面广，深入居民密集区，存在较多漏电故障隐患。漏电故障极易引发人身触电和电气火灾事故，造成严重的生命财产损失。目前应用较为广泛的剩余电流过流保护方法，可靠性差、灵敏度低、需要延时配合，难以起到预期的保护效果，实际投运率并不高。本文结合低压配电网漏电保护的研究和应用现状，提出一种基于双端剩余电流突变量的漏电保护方法，为低压配电网漏电保护技术的研究提供了新思路。
文章亮点
1）建立了低压配电系统等值模型，分析了低压配电系统单相漏电故障特征；
2）提出了基于双端剩余电流突变量的漏电保护方法，进行了保护整定；
3）给出了基于配电物联网平台的方法运行流程；
4）将文中方法与传统单端漏电保护方法进行了性能比较。
摘要
为克服现有单端量漏电保护方法的不足，并着眼于配电物联网技术带来的便利条件，在分析0.4 kV低压配电线路单相漏电故障特征的基础上，提出一种基于双端剩余电流突变量的漏电保护方法，利用被保护线路双端剩余电流突变量的幅值构造保护判据，在双端判据均符合各自整定阈值要求时保护动作。给出了方法实现流程和适应性。该方法综合利用线路双端剩余电流信息，可基于配电物联网平台实现；可排除正常运行时线路不平衡泄漏电流等因素的影响，减少保护误动，提高保护投用率；不需多级保护延时配合，动作速度快；整定值低，灵敏度高。通过MATLAB仿真和试验录波验证了方法的有效性。
主要内容
建立了图1所示的典型低压配电系统等值模型，并基于此进行了低压配电系统单相漏电故障特征的分析。
⬆ 图1 典型低压配电系统等值模型
设计了图2所示的基于配电物联网的低压配电系统架构，基于配电物联网平台提供的边缘计算、智能感知、信息存储、设备互联等关键技术，通过设备的即插即用和远程控制，可实现更加信息化、智能化的漏电保护。
⬆ 图2 基于配电物联网的低压配电系统架构
⬆ 图3 基于配电物联网平台的文中方法运行流程
给出了图3所示的基于配电物联网平台的双端剩余电流突变量漏电保护方法运行流程。具体为：
01
在被保护区段首、末端安装智能监测终端，实时测量双端剩余电流相量信息，并计算剩余电流突变量幅值。
02
被保护区段双端终端实时比较各自突变量幅值与对应整定值。
03
当末端终端检测到末端突变量幅值越限时，立即将越限信息报送至首端终端。
04
当首端终端检测到首端突变量幅值越限时，立即开启一个时长为数个周波的时间窗口，等待末端终端向其发送越限信息。
05
在时间窗口内，若首端终端未收到末端终端上报的越限信息，则判断发生区内漏电故障，立即控制保护装置动作，切除故障区段；否则保护返回。
⬆ 图4 文中方法与传统方法动作特性对比
将文中方法与传统单端漏电保护方法进行了性能比较，分析得出文中方法的可靠性、选择性、速动性、灵敏性均优于传统方法。
⬆ 图5 仿真波形
建立了0.4 kV低压配电系统仿真模型，仿真验证了文中方法对漏电故障的判别能力。
⬆ 图6 试验录波波形
利用试验故障录波数据对方法有效性进行了验证，并对方法的间歇性电弧故障判别能力进行了验证。
本文引文信息
周超群，陈先凯，盖午阳，刘术波，薛永端. 基于双端剩余电流突变量的漏电保护方法[J]. 全球能源互联网，2022，5(3)：224-232.
ZHOU Chaoqun, CHEN Xiankai, GE Wuyang, LIU Shubo, XUE Yongduan. Leakage Protection Method Based on Double-terminal Residual Current Mutations [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2022, 5(3): 224-232 (in Chinese).
研究团队
中国石油大学（华东）是教育部直属重点高校，是国家“211工程”重点建设和开展“985工程优势学科创新平台”建设并建有研究生院的高校之一。电气工程具有一级学科硕士学位授予权，形成了较多独具特色、在国内外有较大影响的科研成果。
薛永端教授课题组长期专注于配电网接地故障保护技术的理论研究与技术应用工作，主持国家自然科学基金3项，国家863重大专项子课题1项，国家电网、南方电网科技项目20余项。发表学术论文100余篇（其中SCI/EI检索60余篇），获授权国家专利20余项。获国家技术发明二等奖1项，省级科技进步一等奖2项，其他省部级科技奖励多项。
作者简介
周超群
高级工程师
研究方向为电力系统运行与稳定控制
E-mail:
cqchou@163.com
薛永端
教授，博士生导师
研究方向为配电网接地故障分析与保护、配电网触电与电气安全防护。通信作者
E-mail:
xueyd70@126.com
编辑：张宇
审核：周舟
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