(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221089573 3.0 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 云南电网有限责任公司曲靖供电局 地址 655000 云南省曲靖市翠峰路137号 (72)发明人 孔垂锐　陈凤仙　王科　吕维植　 陈武　李建斌　付骁　庄原　 欧阳剑　冯文斐　尚盟强　单潇　 杨东桦　夏巍　赵春娥　 (74)专利代理 机构 昆明合众智 信知识产权事务 所 53113 专利代理师 朱玉丹 (51)Int.Cl. G01R 31/08(2006.01) G01R 31/52(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种小电流接地故障的电流计算方法 (57)摘要 本发明涉及配电网故障检测与保护技术领 域， 具体地说， 涉及一种小电流接地故障的电流 计算方法。 包括： 基于配电网结构建立线路分布 参数的接地故障模型； 简化线路分布 参数的接地 故障模型， 获取小电流接地故障简化电路图， 并 进一步简化为暂态简化等效电路； 对接地故障点 电流值进行计算。 本发明设计能够计算故障产生 的相电电流数值， 将其与相电压中负荷分量予以 区分， 而直接利用零序/模电流数值与电压数值 进行计算， 便于进行选线定位， 提高保护的灵敏 度与可靠性， 避免采用常规的零序电流互感器测 量到的接地电流的幅值与相位均存在较大误差， 影响保护正确动作以及利用三相电流互感器输 出合成的方法获取零序电流时产生不平衡电流 的问题。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115327294 A 2022.11.11 CN 115327294 A 1.一种小电流接地故障的电流计算方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 基于配电网结构建立线路分布参数的接地故障模型； S2、 简化线路分布参数的接地故障模型， 获取小电流接地故障简化电路图， 并进一步简 化为暂态简化 等效电路； S3、 对接地故障点电流 值进行计算。 2.根据权利要求1所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S1中， 配 电网结构包括不同接地方式， 不同接地方式包括不接地系统和经消弧线圈接地系统； 在基 于配电网结构建立线路分布参数 的接地故障模型时， 可以使用简化等效电路进行分析， 用 于较好地把握故障电气量的基本特 征； 其中， 基于配电网结构建立的线路分布参数的接地故障模型主要包括但不限于单相接 地故障全网模型； 在构建单相接地故障全网模型过程中， 在分析接地故障的工频稳态分量时， 常用对称 分量法； 而在分析接地故障的暂态过程时使用模变换法； 其中， 常用的模变换主要是 Karenbauer变换； 进而， 根据单相接地故障的边界条件， 采用Karrenbauer变换将三相系统变换为没有耦 合的模量系统， 其中， 为了更准确地分析故障暂稳态信号特征， 每个模量内的线路都应采用 分布参数模型， 同时应包括 故障点上游和下游两部 分； 并据此构建单相接地 故障全网模型， 该模型可以对不同接地方式系统中的接地故障暂稳态特 征进行精确的模拟。 3.根据权利要求1所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S2中， 简 化线路分布参数的接地故障模型， 获取小电流接地故障简化电路图的具体方法为： 先依据一定的化简原则， 将基于线路分布参数的接地故障模型简化为等效电路， 再根 据简化复合模网， 进一 步合并得到 接地故障暂态分析简化 零序等效电路； 其中： 设接地故障暂态分析简化零序等效电路中的总电阻和总电感分别为R和L， 则R是2倍的 线模回路电阻、 故障点到母线零模电阻与3倍的接地电阻之和： R＝2Rs1+2RL1+RL0+3Rf； L是2倍的线模回路电感、 故障点到母线零模电感之和： L＝2Ls1+2LL1+LL0； 其中， Ls1、 Rs1分别是小电流接地故障简化电路中的母线背后电源系统的线模电感与电 阻； LL1、 RL1分别是故障线路故障点到母线之间的线模电感与电阻； RL0是母线背后电源与接 地变压器的零模电阻， LL0是故障线路故障点到母线之间的零模电感； Rf为短路点过渡电阻； 上述得出的配电网接地故障等效电路可用于 定量分析故障的暂态和稳态过程； 同时， 在分析工频 稳态电气量时， 该电路还可以进一 步简化。 4.根据权利要求1所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S3中， 对 接地故障点电流 值进行计算的具体方法包括： 首先， 计算前提为： 正常运行时， 除了三相线路对地导纳不平衡产生的不太 明显的不平 衡零序电压和 零序电流外， 系统中不存在明显的零序电压与零序电流， 且对于不同的接地 系统其电气量并无明显差异； 而单相接地故障时， 将出现明显的零序电压和/或零序电流， 且不同接地系统中三相电压、 零序电压、 零序电流及其分布 规律大不相同， 其本质上取决于 不同接地方式系统中的零序阻抗差异；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115327294 A 2进而， 接地故障点电流 If可以表示 为： 其中， Ifo为故障点零序电流， 即If的零序分量； j为常量参数， ω为角频率； ZN0为系统中 性点对地零序阻抗， 可以表示 为： 式中， Lp为经消弧线圈接地系统中的消弧线圈电感， Rn为中性点接地电阻； 可见， 接地点故障电流If的大小同时受到故 障点过渡电阻、 线路阻抗、 系统对地分布电 容与中性 点接地方式的影响； 同时， 由于线模阻抗远小于零模阻抗， 在分析接地故障工频电流时可以首先忽略线模 阻抗的影响， 即可近似认为， 接地故障电流If等于3倍的虚拟电源电压Uf除以系统零序阻抗 Zs0与3倍的故障点过渡电阻之和； 其中， 系统零序阻抗Zs0可以表示 为： 式中， RL0为故障点到母线 之间的零模电阻， LL0为故障点到母线之间的零模电感， C0可近 似看做整个 配电网对地 零模分布电容之和。 5.根据权利要求4所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S3中， 对 接地故障点电流值进 行计算时， 不同的中性点接地方式、 系统对地分布电容、 故障点到母线 距离条件下， 各参 量在系统零序阻抗中的占比也将发生变化； 则反之， 从另一个角度， 可以利用金属性接地时反推系统零序阻抗， 表达式即： 式中， Zs0为系统零序阻抗， Uf为虚拟电源电压， If_D为故障点残余电流。 6.根据权利要求5所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S3中， 对 接地故障点电流 值进行计算时： 对于不接地系统， 故障点的工频零序电流为整个系统所有线路对地的分布电容电流之 和， 金属性接地时数值上等于正常运行时系统三相对地电容电流的算 术和； 对于低阻接地故障或者金属性接地故障， 接地故障电流大小主要取决于系统接地方 式， 且有明显 差异。 7.根据权利要求6所述的小电流接地故障的电流计算方法， 其特征在于： 所述S3中， 对 接地故障点电流值进 行计算时， 接地时母线处的零序电压为 故障点虚拟电源在系统对地阻 抗上的分压， 可表示 为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115327294 A 3