一种小电流接地故障多级保护方法与流程

1.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多级保护方法。


背景技术：

2.小电流接地中压配电网的单相接地故障的接地电流比较小，因此称为小电流接地故障。小电流接地故障保护(简称小电流接地保护)指小电流接地故障的选线与定位技术。
3.在中国，当中压配电网电容电流大于10a时采用谐振接地方式，补偿后的残余接地电流小于10a，因此，实际的小电流接地故障的接地电流一般只有数安培，其中的谐波分量和有功分量更小，不到10％。接地电流小，导致故障量不突出，保护零敏度低，保护动作的可靠性没有保证。此外，消弧线圈除使接地电流降至数安培外，还可能使故障线路的零序(模)1电流极性(方向)与非故障线路相同，幅值小于非故障线路，使其失去了可以用来实现保护的信号特征。由于接地电流小，接地电弧易于熄灭和重燃，相当比例的接地故障为弧光接地或间歇性接地。间歇性电弧使得接地电流不稳定，给利用稳态电气量的方法，如工频零序电流法、零序功率方向法、中电阻法、小扰动法以及注入信号法，带来困难。
4.统计表明，配电网接地故障中高阻(大于1kq)故障的比例在2～5％之间。对于10kv 配电网来说，不管中性点采用什么接地方式，高阻接地电流只有一、二个安培，而常规的接地保护装置难以做到这么高的灵敏度。
5.在我国，一些放射式架空配电线路距离大于10km，个别的甚至超过20km。由于考虑躲过冷起动电流与下级配电变压器二次侧最大短路电流，线路出口电流ii段保护的电流保护定值不宜过低。在配电线路比较长时，会出现线路末端故障时线路出口电流ii段保护动作灵敏系数不满足要求的情况。一些极端的情况下，线路末端最小短路电流甚至小于最大负荷电流，使得线路出口电流iii段保护区不能覆盖线路全长。因此，有必要在线路中间安装分段断路器并配置保护装置。此外，由于线路比较长，线路后半段的短路电流与出口短路电流有很大的差别，如果在线路中间位置安装分段断路器保护(简称中间分段断路器保护)，它能够与线路出口保护之间通过电流定值进行配合，防止在线路后半段发生故障时线路出口保护动作造成全线停电。
6.目前对小电流接地故障的识别与保护没有得到有效解决。无论是中电阻还是暂态保护法，其实现都需要依托集中型或基于就地的配网/馈线自动化系统。而上述系统分别有以下缺陷：由于考虑躲过冷起动电流与下级配电变压器二次侧最大短路电流，线路出口电流 ii段保护的电流保护定值不宜过低。在配电线路比较长时，会出现线路末端故障时线路出口电流ii段保护动作灵敏系数不满足要求的情况。一些极端的情况下，线路末端最小短路电流甚至小于最大负荷电流，使得线路出口电流iii段保护区不能覆盖线路全长，导致线路后半段发生故障时线路出口保护动作造成全线停电。鉴于此，我们提出了一种小电流接地故障多级保护方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种小电流接地故障多级保护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种小电流接地故障多级保护方法，包括如下步骤：
9.s1、计算短路电流，分析配电线路短路电流变化规律，确定中间断路器的安装位置；
10.s2、对电站线路出口断路器配置三段式电流保护作为短路保护；
11.s3、对架空线路或架空线路比例比较大的架空线与电缆混合线路，配置自动重合闸。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，计算短路电流时，需分别计算三相短路电流、两相接地短路电流和单相接地短路电流的大小；其中，三相短路电流、两相接地短路电流和单相接地短路电流的计算方法分别为：
13.a、三相短路电流计算方法：
14.配电线路三相短路电流有效值的计算表达式为：
[0015][0016]
式中，u是系统额定电压，c是电压系数，cun是系统等效电压源电压；z
s1
是变电站中压母线后的系统正序阻抗，z
l1
为故障回路(变电站母线到故障点之间的线路与参考地构成的回路)的正序阻抗，rk为故障电阻；
[0017]
其中，故障回路正序阻抗z
l1
等于短路电流流过的线路区段的正序阻抗之和；
[0018]
设已知母线处额定短路容量sk与额定线电压u
lp
，可计算出系统正序阻抗值为：
[0019][0020]
进而可计算最大短路电流与最小短路电流时电压系数c的取值；
[0021]
b、两相接地短路电流计算方法：
[0022]
三相对称线路的正序阻抗与负序阻抗相等；中压配电网远离系统电源，可忽略系统负序阻抗与正序阻抗的差别，得到两相短路电流有效值近似计算公式为：
[0023][0024]
如果故障电阻为零，则有：
[0025][0026]
即两相金属性短路电流的有效值是三相金属性短路电流的0.87倍；
[0027]
c、单相接地短路电流计算方法：
[0028]
大电流接地配电网的单相接地短路电流有效值计算公式为：
[0029]
[0030]
其中，在中性点直接接地配电网中，z
s0
等于主变零序阻抗z
s1
；在小电阻接地配电网中，z
s0
＝3rn z
l0
，其中rn为主变中性点接地电阻；
[0031]
实际系统中应用的rn比较大，远大于z
s1
、z
l1
、z
s0
、z
l0
，因此上式可简化为：
[0032][0033]
由此可见，小电阻接地配电网单相接地短路电流的大小主要取决于中性点接地电阻与故障过渡电阻值。
[0034]
作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，分析配电线路短路电流变化规律时，通过分析计算短路电流的结果，根据实际配电网的参数得出的配电线路短路电流变化规律包括但不限于：
[0035]
a、因为系统阻抗较小，大致等于1km线路的阻抗值，短路电流幅值与故障距离基本成反比关系；
[0036]
b、近距离故障时，短路电流受系统感抗的影响大；即出口短路电流的大小与系统感抗成反比；
[0037]
c、近距离故障时，短路电流随着故障距离的增加急剧下降；
[0038]
d、在远距离故障时，短路电流随距离的变化比较平缓；
[0039]
e、在故障距离比较远时，同一故障距离而系统感抗不同时的短路电流相差不大。
[0040]
作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，确定中间断路器的安装位置时，结合计算的短路电流结果和配电线路短路电流变化规律可得：在线路长度大于10km时，在线路中间位置配置中间断路器保护，即可与变电站出口保护实现电流配合。
[0041]
作为本技术方案的进一步改进，所述s2对电站线路出口断路器配置三段式电流保护作为短路保护中，三段式电流是在二段式电流的基础上增加分支线路断路器(简称分支线保护)，在线路出口电流i段保护退出运行，而且分支线路保护要同时实现与上下级保护的配合的前提下，用于避免在分支线路故障时线路出口保护越级动作造成主干线路停电；其中，三段式电流保护包括电流ⅰ段保护、电流ⅱ段保护和电流ⅲ段保护。
[0042]
作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅰ段保护的配置与整定方法为：
[0043]
在配电线路出口或近区故障时，短路电流非常大，在主变压器耐受大短路电流能力差以及对母线电压暂降有特殊要求的情况下，线路出口断路器应配置电流i段保护；
[0044]
根据配电网的实际情况，选择配电线路出口电流i段保护的电流定值时，需要注意如下要求：
[0045]
a、优先与上级主变压器保护配合的需要：主变压器二次侧的电流ii段保护(简称主变压器电流ii段保护)的电流定值大于线路出口电流i段保护的定值，并且要保证在主变压器二次侧母线(中压配电线路的母线)故障时有足够的灵敏系数，包括：
[0046]
a1、根据继电保护整定规程，主变压器二次侧ii段保护电流定值大于线路出口电流i 段保护电流定值的1.1倍；
[0047]
a2、在主变压器二次侧母线出现最小短路电流时，保护的灵敏系数不低于1.3；
[0048]
b、不大于威胁主变压器安全的短路电流值：在配电线路短路电流幅值比较大时，线路出口保护要尽快动作切除故障，以防止短路电流产生的电动力和发热会造成主变压器
绕组变形、绝缘损坏；
[0049]
c、提高保护动作的选择性：在满足上述两个要求的前提下，线路出口电流i段保护电流定值要尽可能的高。
[0050]
其中，按照与主变压器二次侧ii段保护电流定值配合的原则选择线路出口i段保护电流定值，就可满足上述三个方面的要求。
[0051]
作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅱ段保护的配置与整定方法为：
[0052]
不论是线路出口断路器是否配置电流i段保护，都需要配置电流ii段保护，以快速切除整条线路上任何一点的故障；具体步骤包括：
[0053]
a、电流定值的整定：线路出口电流ii段保护的电流定值按保护线路全长整定，同时躲过线路冷起动电流以及下级配电变压器二次侧最大短路电流；按照继电保护运行整定规程的要求，电流ii段保护的保护区应该覆盖被保护线路的全长，其电流定值的整定原则是在保护线路末端出现最小短路电流时灵敏系数不低于1.3；
[0054]
由于配电线路冷起动电流峰值最大会达到线路5倍的最大负荷电流，按照躲过配电线路冷起动电流的原则，线路出口电流ii段保护电流定值应选为6倍的最大负荷电流；
[0055]
按照继电保护运行整定规程的要求，线路出口电流ii段保护的保护区应延伸到下级配电变压器保护的电流i段保护区中，但不应超过该保护区，即不应该在配电变压器二次侧故障时误动；
[0056]
线路出口断路器的电流ⅱ段保护的电流定值要躲过配电压器二次侧的最大短路电流；
[0057]
在整定出口电流ii段保护电流定值时，应该确保其躲过线路冷起动电流以及下级配电变压器二次最大短路电流，选择6倍的最大负荷电流与20倍的下级配电变压器额定电流中较大的一个数值作为线路出口电流ii段保护的电流定值；
[0058]
b、动作时限的整定：线路出口电流ii段保护的动作时限根据是否同时配置了电流i 段保护来确定；
[0059]
如果线路出口断路器配置了电流i段保护，应适当加大电流ii段保护的动作时限，以使得线路出口-分支线路-配电变压器这三级保护之间能够配合起来，提高保护动作的选择性；
[0060]
如果线路出口断路器没有配置电流i段保护，线路出口短路故障也是由电流ii段保护动作来切除的，因此，电流ii段保护的动作时限不宜选得太长，以减少大短路电流能力对变电站主变压器的冲击。
[0061]
作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅲ段保护的配置与整定方法为：
[0062]
线路出口断路器配置电流iii段保护作为线路出口电流i段与/或ii段保护的近后备保护以及下级分支线路与配电变压器保护的远后备保护；
[0063]
线路出口电流iii段保护电流定值也是要按躲过线路冷起动电流的原则整定；
[0064]
线路出口电流iii段保护要能够可靠地切除线路末端的故障，在线路末端短路时动作灵敏系数不应低于1.5；
[0065]
对于环式线路，在联络开关闭合、线路长度最长的运行方式下，线路出口电流iii
段保护要保证在线路末端故障时具有足够高的灵敏度。对于距离特别长的放射式线路，在线路出口电流iii段保护在线路末端故障时的灵敏度不满足要求时，要在线路中间安装分段断路器并配置保护，以提高保护动作的灵敏度。
[0066]
线路出口电流iii段保护的动作时限既要与下级分支线路或配电变压器保护配合，也要与上级变电站主变压器二次侧断路器电流iii段保护配合；
[0067]
对于可能出现过负荷的电缆线路，还要配置动作于跳闸或信号的过负荷保护。
[0068]
作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，对架空线路或架空线路比例比较大的架空线与电缆混合线路，配置自动重合闸，具体配置为：
[0069]
采用两次重合闸方式，重合闸动作时限整定为1s；
[0070]
变电站出口断路器ⅰ段保护区外故障，使用选择性故障切除，用于避免就地型馈线自动化、集中型馈线自动化在故障发生后线路出口保护越级动作造成全线停电后再处理故障；
[0071]ⅰ段保护区内故障，出口保护越级跳闸；通过出口重合闸与分支开关过流失压后闭锁配合恢复非故障区段供电。
[0072]
本发明的目的之二在于，提供了一种方法的计算部署运行平台装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述的小电流接地故障多级保护方法的局部步骤。
[0073]
本发明的目的之三在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的小电流接地故障多级保护方法的局部步骤。
[0074]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0075]
1.该小电流接地故障多级保护方法中，对电站线路出口断路器配置包括电流ⅰ段保护、电流ⅱ段保护和电流ⅲ段保护的三段式电流保护作为短路保护，采取提高缩短变电站出线电流ⅰ段保护定值、缩短其电流ⅰ段保护，完善变电站出口断路器、中间断路器、分支断路器以及用户侧断路器保护配置与整定，使越级跳闸范围大面积减少；
[0076]
2.该小电流接地故障多级保护方法中，中间断路器保护同时配置重合闸，通过安装中间分段断路器保护，可以真正地减少用户停电时间，有效解决目前对小电流接地故障的识别与保护可靠性差、系统需要开关多次动作导致故障停电范围扩大、线路后半段发生故障时线路出口保护动作造成全线停电的问题。
附图说明
[0077]
图1为本发明中示例性的整体方法流程图；
[0078]
图2为本发明中示例性的以放射式线路为例的计算故障回路阻抗示意图；
[0079]
图3为本发明中示例性的根据中国国家标准gb/t15544-1995《三相交流短路电流计算》计算最大短路电流与最小短路电流时电压系数的取值c
max
与c
min
的表图；
[0080]
图4为本发明中示例性的线路上不同距离处发生三相短路时最大短路电流的变化曲线图；
[0081]
图5为本发明中示例性的单台变压器供电时最大短路电流与故障距离的关系表图；
[0082]
图6为本发明中示例性的两相短路时的复合序网图；
[0083]
图7为本发明中示例性的大电流接地配电网的单相接地短路时的复合序网图；
[0084]
图8为本发明中示例性的小电阻接地配电网及其零序等效电路图；
[0085]
图9为本发明中示例性的三段式电流保护示意图；
[0086]
图10为本发明中示例性的线路出口电流ii段保护起动信号闭锁主变压器电流ii段保护示意图；
[0087]
图11为本发明中示例性的典型架空线路继电保护配置与整定示意图；
[0088]
图12为本发明中示例性的美国一雷电多发地区重合闸次数与重合闸成功率的关系表图；
[0089]
图13为本发明中示例性的电子计算机平台装置结构示意图。
具体实施方式
[0090]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0091]
实施例1
[0092]
如图1-图13所示，本实施例提供了一种小电流接地故障多级保护方法。
[0093]
如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0094]
s1、计算短路电流，分析配电线路短路电流变化规律，确定中间断路器的安装位置；
[0095]
s2、对电站线路出口断路器配置三段式电流保护作为短路保护；
[0096]
s3、对架空线路或架空线路比例比较大的架空线与电缆混合线路，配置自动重合闸。
[0097]
其中，对于确定中间断路器的安装位置：因安装中间断路器保护，需要与变电站出口断路器保护通过电流定值进行配合；为此需要对配电线路短路电流进行计算，以确定中间断路器安装位置。进行配电线路短路电流的近似计算，可将近似计算的条件为假定线路三相参数对称并且忽略负荷、线路分布电容及其并联补偿电容器的影响；对于研究分析配电网保护与故障检测问题来说，近似计算公式是比较实用与可行的。
[0098]
本实施例中，所述s1中，计算短路电流时，需分别计算三相短路电流、两相接地短路电流和单相接地短路电流的大小；其中，三相短路电流、两相接地短路电流和单相接地短路电流的计算方法分别为：
[0099]
a、三相短路电流计算方法：
[0100]
配电线路三相短路电流有效值的计算表达式为：
[0101][0102]
式中，u是系统额定电压，c是电压系数，cun是系统等效电压源电压；z
s1
是变电站中压母线后的系统正序阻抗，z
l1
为故障回路(变电站母线到故障点之间的线路与参考地构成的回路)的正序阻抗，rk为故障电阻；
[0103]
其中，故障回路正序阻抗z
l1
等于短路电流流过的线路区段的正序阻抗之和；
[0104]
如图2给出的放射式线路为例，在k1发生故障时，故障回路的正序阻抗是线路段sa、 ad与节点d到故障点k1之间线路段之间正序阻抗之和；在k2发生故障时，故障回路的正序阻抗是线路段sa、ab、bc与节点c到故障点k2之间线路段之间的正序阻抗之和。
[0105]
设已知母线处额定短路容量sk与额定线电压u
lp
，可计算出系统正序阻抗值为：
[0106][0107]
进而可计算最大短路电流与最小短路电流时电压系数c的取值。
[0108]
在中国，10kv配电网额定短路容量约在100～-50omva，三相短路电流有效值的最大值在6～30ka，系统正序阻抗值在1.0～0.2。根据中国国家标准gb/t15544-1995《三相交流短路电流计算》，计算最大短路电流与最小短路电流时电压系数的取值cmax与cmin如图 3中表格所示。
[0109]
最小短路电流发生在两相短路时，短路电流是三相短路电流的0.86倍，计算最大与最小短路电流时电压系数c分别取值为1.10与1.00，因此，在中压配电网中，针对同一运行方式，最小短路电流应是最大短路电流的0.78倍。
[0110]
以典型的截面积为180mm3、几何间距为1250mm铝导体架空线路为例，其单位复阻抗值为z＝0.17 j0.33q/km，每公里阻抗幅值为0.36，阻抗角为62.5
°
。以典型的截面积为 185mm3、几何间距为1250mm铝芯交联聚乙烯电缆为例，其单位复阻抗值为z＝0.21 j0.075/km，每公里阻抗幅值为0.22o，阻抗角为18.5
°
。可见，中压架空线路阻抗角远大于电缆线路。
[0111]
假设110/10kv变压器容量为50mva，变压器的短路电压百分比为15.5％，主变压器内部感抗为0.312，10kv架空配电线路的阻抗为z＝0.17 j0.33q/km，将电压系数c选为1.1，忽略变压器绕组电阻及其背后系统阻抗的影响，近似计算出单台变压器供电(系统感抗为 0.43q)与两台变压器并列供电(系统感抗为0.22)时，线路上不同距离处发生三相短路时最大短路电流的变化曲线如图4所示。单台变压器供电时，最大短路电流与故障距离的关系见图5中表格。
[0112]
b、两相接地短路电流计算方法：
[0113]
由对称分量法分析可知，两相短路时的复合序网如图6所示，其中，为系统等效电压源的相电压；z
s1
、z
s2
分别为变电站中压母线后系统正序阻抗与负序阻抗； z
l1
、z
l2
分别为故障回路正序阻抗与负序阻抗；rf为短路点过渡电阻。
[0114]
三相对称线路的正序阻抗与负序阻抗相等；中压配电网远离系统电源，可忽略系统负序阻抗与正序阻抗的差别，得到两相短路电流有效值近似计算公式为：
[0115][0116]
如果故障电阻为零，则有：
[0117][0118]
即两相金属性短路电流的有效值是三相金属性短路电流的0.87倍。
[0119]
c、单相接地短路电流计算方法：
[0120]
大电流接地配电网的单相接地短路时的复合序网如图7所示；其中，z
s0
为变电站中压母线后系统的零序阻抗；z
l0
为故障线路的零序阻抗，其余参数同图6所示电路。
[0121]
大电流接地配电网的单相接地短路电流有效值计算公式为：
[0122][0123]
其中，在中性点直接接地配电网中，z
s0
等于主变零序阻抗z
s1
；在小电阻接地配电网中，如图8，z
s0
＝3rn z
l0
，其中rn为主变中性点接地电阻；
[0124]
实际系统中应用的rn比较大，远大于z
s1
、z
l1
、z
s0
、z
l0
，因此上式可简化为：
[0125][0126]
由此可见，小电阻接地配电网单相接地短路电流的大小主要取决于中性点接地电阻与故障过渡电阻值。
[0127]
进一步地，所述s1中，分析配电线路短路电流变化规律时，通过分析计算短路电流的结果，根据实际配电网的参数得出的配电线路短路电流变化规律包括但不限于：
[0128]
a、因为系统阻抗较小，大致等于1km线路的阻抗值，短路电流幅值与故障距离基本成反比关系；
[0129]
b、近距离故障时，短路电流受系统感抗的影响大；即出口短路电流的大小与系统感抗成反比；
[0130]
c、近距离故障时，短路电流随着故障距离的增加急剧下降，一般来说故障距离在1km 时，短路电流下降50％左右；以上述单台变压器供电情况为例，出口短路电流为14.8ka， 1km短路电流下降为8.2ka，下降了45％；
[0131]
d、在远距离故障时，短路电流随距离的变化比较平缓；以上述单台变压器供电的情况为例，6km处短路电流为2.4ka，8km处短路电流下降到1.8ka，10km处短路电流下降到 1.6ka；故障距离从6km增加到8km时，短路电流下降了25％；从8km增加到10km时，短路电流仅下降了11％；
[0132]
e、在故障距离比较远时，同一故障距离而系统感抗不同时的短路电流相差不大；如上述算例，5km处故障，系统阻抗为0.43q时短路电流为2.8ka，系统阻抗为0.22q时短路电流为3.1ka，仅相差0.3ka。
[0133]
具体地，所述s1中，确定中间断路器的安装位置时，结合计算的短路电流结果和配电线路短路电流变化规律可得：根据以上分析结论，由于配电网系统阻抗较小，大致等于 1km线路的阻抗值，配电线路短路电流幅值与故障距离基本成反比关系；近距离故障时，短路电流随着故障距离的增加急剧下降，故障距离在1km时，短路电流下降50％左右；至线路6km处，短路电流仅为2.4ka。因此，在线路长度大于10km时，在线路中间位置配置中间断路器保护，完全能够与变电站出口保护实现电流配合。
[0134]
本实施例中，所述s2对电站线路出口断路器配置三段式电流保护作为短路保护中，三段式电流是在二段式电流的基础上增加分支线路断路器(简称分支线保护)，在线路出口电流i段保护退出运行，而且分支线路保护要同时实现与上下级保护的配合的前提下，用于避免在分支线路故障时线路出口保护越级动作造成主干线路停电；其中，三段式电流保护包括电流ⅰ段保护、电流ⅱ段保护和电流ⅲ段保护。
[0135]
如图9所示，通过中间分段断路器很好地与上下级保护配合，保证保护动作的选择性，通过配置重合闸，避免在中间分段断路器下游线路发生瞬时性故障时造成下游线路长时间停电。
[0136]
进一步地，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅰ段保护的配置与整定方法为：
[0137]
采取提高缩短变电站出线电流ⅰ段保护定值、缩短其电流ⅰ段保护，完善变电站出口断路器、中间断路器、分支断路器以及用户侧断路器保护配置与整定，越级跳闸范围大面积减少；
[0138]
在配电线路出口或近区故障时，短路电流非常大，威胁主变压器安全并带来严重的电压暂降问题，因此，在主变压器耐受大短路电流能力差以及对母线电压暂降有特殊要求的情况下，线路出口断路器应配置电流i段保护。继电保护运行整定规程给出的线路出口电流i段保护电流定值的整定原则是躲过本线路末端的最大短路电流，但这一原则用于配电线路出口保护的整定是不合适的。实际的配电线路中，沿线接有若干配有熔断器或断路器保护的配电变压器，此外通常还部署有分支线路保护。他们都是线路出口保护的下一级保护，这些保护的安装处都可看成本线路的“末端”。如果把距离变电站最远的配电变压器作为“末端”，显然电流定值比较低，在大部分线路上的配电变压器或装有保护装置的分支线路故障时出口保护会越级动作。如果把最靠近变电站的配电变压器保护作为其下级保护，并把该配电变压器处最大短路电流作为线路出口电流i段保护的整定依据，线路出口电流i段保护几乎没有保护区。
[0139]
根据配电网的实际情况，选择配电线路出口电流i段保护的电流定值时，需要注意如下要求：
[0140]
a、优先与上级主变压器保护配合的需要：主变压器二次侧的电流ii段保护(简称主变压器电流ii段保护)的电流定值大于线路出口电流i段保护的定值，并且要保证在主变压器二次侧母线(中压配电线路的母线)故障时有足够的灵敏系数，包括：
[0141]
a1、根据继电保护整定规程，主变压器二次侧ii段保护电流定值大于线路出口电流i 段保护电流定值的1.1倍；
[0142]
a2、在主变压器二次侧母线出现最小短路电流时，保护的灵敏系数不低于1.3；
[0143]
b、不大于威胁主变压器安全的短路电流值：在配电线路短路电流幅值比较大时，线路出口保护要尽快动作切除故障，以防止短路电流产生的电动力和发热会造成主变压器绕组变形、绝缘损坏；
[0144]
c、提高保护动作的选择性：在满足上述两个要求的前提下，线路出口电流i段保护电流定值要尽可能的高。
[0145]
按照与主变压器二次侧ii段保护电流定值配合的原则选择线路出口i段保护电流定值，就可满足上述三个方面的要求。
[0146]
假设母线(变压器出口)处发生三相短路时的额定短路电流是i，母线最小短路电流是母线发生二相短路时的短路电流，可认为其等于额定短路电流的0.87倍。将保护的动作灵敏系数选为1.5，主变压器二次侧ii段保护电流定值应比母线最小短路电流小1.5倍。根据配合要求，主变压器二次侧ii段保护电流定值应是线路出口电流i段保护电流定值的1.1倍，因此，得出线路出口电流i段保护电流定值。
[0147]
实际工程中，可将线路出口电流i段保护电流定值选为母线额定短路电流的50％，
而将变压器二次侧ii段保护电流定值整定为母线额定短路电流的60％。这样，变压器二次侧 ii段保护对母线短路的动作灵敏系数仍然有1.45；变压器二次侧ii段保护电流定值与线路出口电流i段保护电流定值之比是1.2倍，满足二者之间的配合要求。
[0148]
简单起见，为所有的配电线路选择统一的i段保护电流定值。对于10kv配电线路来说，考虑到主变压器出口额定短路电流在15ka左右，实际工程中，可将线路出口电流i 段的电流定值统一选为8ka。
[0149]
线路出口电流保护的i段保护电流定值还要躲过线路上配电变压器二次侧出口故障时的最大短路电流，以防止其在配电变压器二次侧故障时越级动作。配电变压器容量一般不会超过2000kva，配电变压器二次侧出口故障时，一次侧最大短路电流一般不会2.3ka，按照上述原则选择i段保护电流定值，满足对保护动作选择性的要求。
[0150]
因为电流定值大为提高，根据上述的分析，保护区大约在1km左右，线路出口电流i 段保护越级动作的范围大为减少。实际上，配电线路短路电流随着故障距离的增加急剧下降，在故障位置距变电站1km时，短路电流就大致下降到母线处短路电流的一半。由于短路电流在主变压器绕组中产生的发热和电动力都与电流的平方成正比，在短路电流降低至时，绕组的发热与电动力都只有出口额定短路电流时的36％，不会对变压器产生实质性的危害。此外，按照前述50％的母线额定短路电流整定出口电流i段保护，也基本满足避免防止电压暂降超过标准规定的要求，在很大的程度上减轻电压暂降危害。
[0151]
需要指出的是，在配电变压器侧发生短路时，如果线路出口电流i段保护越级动作，发生短路的配电变压器的熔断器熔断或断路器保护动作切除故障，线路出口断路器重合闸成功，其后果只是造成线路上其他非故障配电变压器的负荷遭遇短时停电。因此，在重合闸投入的情况下，如果线路上负荷对短时停电没有特殊的要求，从减轻短路电流对主变压器危害的角度出发，将线路出口保护的电流i段保护投入运行是合适的。此外，在i段保护区内分支线、用户故障时，出口保护仍然会越级跳闸，这时通过重合闸恢复对非故障区域的供电。
[0152]
进一步地，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅱ段保护的配置与整定方法为：
[0153]
如图10所示，不论是线路出口断路器是否配置电流i段保护，都需要配置电流ii段保护，以快速切除整条线路上任何一点的故障；具体步骤包括：
[0154]
a、电流定值的整定：线路出口电流ii段保护的电流定值按保护线路全长整定，同时躲过线路冷起动电流以及下级配电变压器二次侧最大短路电流；按照继电保护运行整定规程的要求，电流ii段保护的保护区应该覆盖被保护线路的全长，其电流定值的整定原则是在保护线路末端出现最小短路电流时灵敏系数不低于1.3。实际配电线路的长度一般在 5～10km(环式线路需要考虑联络开关闭合、整体线路最长的运行方式)，线路末端最小短路电流的幅值在1～2ka。按照保护线路全长的原则，线路出口电流ii段保护电流定值应大致选在0.77～1.54ka。
[0155]
由于配电线路冷起动电流峰值最大会达到线路5倍的最大负荷电流，按照躲过配电线路冷起动电流的原则，线路出口电流ii段保护电流定值应选为6倍的最大负荷电流；对于环式线路，最大负荷电流选为联络开关闭合、负荷最重的运行方式下的负荷电流值；实际配电线路的最大负荷电流在200～600a，躲过冷起动电流影响的线路出口电流ii段保护电流定值范围在1.2～3.6ka。
[0156]
按照继电保护运行整定规程的要求，线路出口电流ii段保护的保护区应延伸到下级配电变压器保护的电流i段保护区中，但不应超过该保护区，即不应该在配电变压器二次侧故障时误动；
[0157]
线路出口断路器的电流ⅱ段保护的电流定值要躲过配电压器二次侧的最大短路电流，以防止其在配电变压器二次侧故障时误动。实际工程中，可认为下级配电变压器二次侧的最大短路电流，出现在线路中容量最大配电变压器的二次侧。由于配电变压器二次侧最大短路电流不会超过其额定电流的20倍，因此，线路出口电流ⅱ段保护的电流定值不应低于线路中容量最大的配电变压器额定电流的20倍。考虑到10kv配电线路的最大负荷电流一般不超过500a，配电变压器容量一般不超过2mva(额定电流145a)，将线路出口电流ⅱ段保护的电流定值选为3ka，就能够躲过下级配电变压器二次侧最大短路电流。
[0158]
根据上述分析，按照保护线路全长的原则整定，在线路较长时，线路出口电流ii段保护的电流定值可能在3ka以下，保护有可能在线路冷起动以及下级配电变压器二次侧故障时误动，因此，在整定出口电流ii段保护电流定值时，应该确保其躲过线路冷起动电流以及下级配电变压器二次最大短路电流，选择6倍的最大负荷电流与20倍的下级配电变压器额定电流中较大的一个数值作为线路出口电流ii段保护的电流定值。实际工程中，可将线路出口电流ii段保护的电流定值统一选为3ka。
[0159]
按照上述原则选择线路出口电流ii段保护的电流定值，存在其保护区不能覆盖线路全长的可能。这种情况下，可由线路出口电流iii段保护切除故障。在线路比较长(如大于10km)时，可考虑在线路中间安装配置了保护的断路器，以提高线路末端故障切除速度。
[0160]
b、动作时限的整定：线路出口电流ii段保护的动作时限根据是否同时配置了电流i 段保护来确定；
[0161]
如果线路出口断路器配置了电流i段保护，应适当加大电流ii段保护的动作时限，以使得线路出口-分支线路-配电变压器这三级保护之间能够配合起来，提高保护动作的选择性；早期电磁式保护配合时间级差一般选为0.5s，随着微机保护以及快速断路器的应用，目前保护配合的时间级差一般选为0.3s。考虑到实际配电网中断路器的动作时间一般小于 70ms，微机保护的动作时间在40ms以内，本着尽可能地提高线路主保护动作速度的原则，可将保护配合的时间级差选为0.2s。这样的话，配电变压器电流i段保护的动作延时为 40ms，分支线路电流i段保护的动作时限选为0.2s，则将线路出口电流ii段保护的动作时限整定为0.4s；如果考虑与中间断路器配合，则将线路出口电流ii段保护的动作时限整定为0.6s；
[0162]
如果线路出口断路器没有配置电流i段保护，线路出口短路故障也是由电流ii段保护动作来切除的，因此，电流ii段保护的动作时限不宜选得太长，以减少大短路电流能力对变电站主变压器的冲击。根据国内供电企业的运行经验，这种情况下宜将线路出口电流ii段保护的动作时限选为0.3s。
[0163]
进一步地，所述s2中，三段式电流保护的电流ⅲ段保护的配置与整定方法为：
[0164]
线路出口断路器配置电流iii段保护作为线路出口电流i段与/或ii段保护的近后备保护以及下级分支线路与配电变压器保护的远后备保护。根据上面的介绍，按照躲过线路冷起动电流以及配电变压器二次侧最大短路电流的原则选择线路出口电流iii段保护的电流定值，如果被保护线路比较长，其保护区可能无法覆盖整条线路，而且耐故障过渡电阻的能力也不高，这种情况下，电流iii段保护还是电流ii段保护区外部分线路的主保护。
[0165]
线路出口电流iii段保护电流定值也是要按躲过线路冷起动电流的原则整定。电流iii 段保护的动作时限一般不低于1.5s，根据上述的介绍，线路的冷起动电流在1.5s后大致降为2～3倍的最大负荷电流，因此，宜将线路出口电流iii段的电流定值选择为为2.5～ 4倍的线路最大负荷电流。10kv配电线路的最大负荷电流一般不大于500a，为减少整定计算工作量，实际工程中，可将线路出口电流iii段的电流定值统一选为1.2ka。
[0166]
线路出口电流iii段保护要能够可靠地切除线路末端的故障，在线路末端短路时动作灵敏系数不应低于1.5。如果iii段保护电流定值选为1.2ka，则线路末端最小短路电流不应低于1.8ka。
[0167]
对于环式线路，在联络开关闭合、线路长度最长的运行方式下，线路出口电流iii段保护要保证在线路末端故障时具有足够高的灵敏度。对于距离特别长的放射式线路，在线路出口电流iii段保护在线路末端故障时的灵敏度不满足要求时，要在线路中间安装分段断路器并配置保护，以提高保护动作的灵敏度。
[0168]
线路出口电流iii段保护的动作时限既要与下级分支线路或配电变压器保护配合，也要与上级变电站主变压器二次侧断路器电流iii段保护配合。考虑到电流iii段保护属于后备保护，本着保证保护动作选择性的原则，将电流电流iii段保护的配合时间级差选为 0.2s。如将上级主变压器二次侧断路器电流iii段保护的动作时限选为2s，线路出口电流 iii段的动作时限可选为1.8s。将分界开关电流iii段保护的动作时限选为1s，与线路出口电流iii段的动作时限之间有0.8s的时间差。这样，线路出口电流iii段能够很好地与分界开关iii段保护配合，且给与分支线路断路器电流iii段保护的配合留出了余地。
[0169]
对于可能出现过负荷的电缆线路，还要配置动作于跳闸或信号的过负荷保护。电流定值按躲过1.2倍的最大负荷电流整定，可统一选为600a，动作时限整定为15～20s。
[0170]
本实施例中，所述s3中，对架空线路或架空线路比例比较大的架空线与电缆混合线路，配置自动重合闸，具体配置为：
[0171]
采用两次重合闸方式，重合闸动作时限整定为1s；
[0172]
变电站出口断路器ⅰ段保护区外故障，使用选择性故障切除，用于避免就地型馈线自动化、集中型馈线自动化在故障发生后线路出口保护越级动作造成全线停电后再处理故障；
[0173]ⅰ段保护区内故障，出口保护越级跳闸；通过出口重合闸与分支开关过流失压后闭锁配合恢复非故障区段供电。
[0174]
如图11所示，如果i段保护区内分支线路出现永久性故障，如k3处发生永久性故障， qf会越级跳闸，然后进行第一次重合闸，重合到故障上后跳闸，q11在失压上电后检测到故障也跳闸隔离故障；qf进行第二次重合闸，恢复主干线路的供电。
[0175]
此外，值得说明的是：目前，普遍在架空配电线路或以架空线路为主(比例超过50％) 的架空电缆混合线路上，采用自动重合闸。一般认为，电缆的故障都是永久性的，纯电缆线路或以电缆为主的混合线路不采用重合闸。事实上，电缆线路中一部分故障具有瞬时性故障的特点，能够在重合闸后恢复正常运行，因此，为提高供电可靠性，有的供电企业在电缆线路中也采用自动重合闸。据中国南方一城市供电企业的统计结果，电缆线路重合闸的成功率是18％。电缆线路采用重合闸，还有利于采用与架空线路自动化分支开关类似的电流控制原理自动隔离环网柜出线故障。
[0176]
对于配电线路来说，除瞬时性故障切除后恢复对线路的供电外，自动重合闸的另一个重要作用是纠正线路出口断路器的无选择性动作。当配电变压器发生故障时，配电变压器熔断器保护或断路器保护动作切除故障，如果线路出口保护同时动作造成线路出口断路器越级跳闸，则在线路出口断路器重合闸时，将因已将故障的配电变压器切除而重合成功，恢复对线路上其他配电变压器的供电。
[0177]
目前，中国配电网普遍采用一次重合闸，动作时限一般整定为1s。选择较小的动作时限可以缩短短时停电时间，减少故障对敏感用户的影响。许多家用电器，如微波炉、电子钟、音响设备等能够耐受住0.5s的短时停电。但缩短动作时限也带来了是否会因故障点没有足够的“冷却”时间导致重合闸成功率降低的问题。美国西屋电器公司的研究结果表明，配电网电弧一般可在0.2s熄灭。如果将重合闸动作时限整定为0.3s，考虑保护装置以及开关固有的动作延时，线路重新上电时间在0.4s以上，理论上讲已经给故障点留出了足够的恢复时间。另一方面，有些故障，如树枝、动物碰线引起的故障，确实需要长一些的时间让“残骸”坠落。因此，将动作时限整定为1s是对重合闸成功率以及对用户的影响综合考虑的结果。
[0178]
为提高重合闸的成功率，国际上一些国家采用多次重合闸，如美国大量采用三次重合闸。图12中的表格给出了美国一雷电多发地区重合闸次数与重合闸成功率的关系。可见，三次重合闸累计成功率高达94.72％。
[0179]
另外，目前，供电企业多采用就地控制方式的馈线自动化系统实现故障线路区段的自动隔离。在这种情况下，变电站线路出口断路器需要采用两次重合闸方式，以与线路上的自动分段开关相配合。近年来，用于隔离用户侧故障的自动分支开关在中国获得了大量的应用。为避免瞬时性短路故障造成自动分支开关动作，造成用户长时间停电，变电站也需要采用两次重合闸。
[0180]
通过2次重合闸在提高重合成功率，综合考虑对供电可靠性、短时停电、电压暂降的问题以及短路电流对配电设备的冲击问题，宜选择二次重合闸。第一次重合闸无动作时限或将动作时限控制在0.4s以内，以减少对敏感用电设备的影响；第二次重合闸动作时限整定在21s左右。根据图12的表中结果，第二次重合闸成功率(相对于故障次数)可达到 10.05％，而第三次重合闸的成功率只有1.42％。因此，单纯从重合闸成功率考虑，第三次重合闸的意义不大。
[0181]
如图13所示，本实施例还提供了一种方法的计算部署运行平台装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
[0182]
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的小电流接地故障多级保护方法的局部步骤。
[0183]
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0184]
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的小电流接地故障多级保护方法的局部步
骤。
[0185]
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面小电流接地故障多级保护方法的局部步骤。
[0186]
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0187]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。