基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位装置及方法与流程

本发明涉及配电网小电流接地领域，具体来说是一种基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位装置及方法。

背景技术：

随着智能配电网改造建设向深水区推进，提高供电可靠性作为重要的一项指标被写进了国网“十三五”行动计划中。配电网馈线自动化是提高供电可靠性的关键技术和方法。近几年，伴随着几轮配电网自动化建设的热潮，国内配电网短路故障下的馈线自动化技术有了长足的发展，有效确保了短路情况下的配电网供电可靠性。

但是，配电网大部分故障是单相接地故障，而我国的配电网中压接地方式多为中性点非直接接地的小电流接地方式。小电流接地方式虽然可以将接地故障电流限值在较小的范围，并且可以带故障运行1-2小时，但是接地跨步电压却往往成为威胁人身安全的元凶，因此快速及时的切除故障显得尤为必要。

目前的配电网小电流接地选线的方法有三大类，一类为无源法，一类为有源法，一类为试拉法。无源法是通过分析小电流接地故障前后各个关键点的暂态波形的变化情况分析故障发生的线路。该种方法无需注入信号，只通过特殊采样终端和主站配合即可完成故障判定，但是由于配网线路复杂，干扰波形多，其判定的准确性不高。有源法是通过在中性点注入特殊信号通过特定的终端装置接收信号并配合主站完成故障判定的，该种方法需要注入特殊信号，并且需要配合特殊终端接收特殊信号，虽然可靠性上较之无源法有提高，但是推广性上欠佳。试拉法是最早使用的一种传统方法，是通过调度人员经验，每条馈线断开的方法查找故障线路，该方法停电时间长，通常作为后备辅助方法。

目前的配电网小电流接地定位方法有两大类，一类为无源法，一类为有源法。无源法是通过分析小电流接地故障前后各个关键点的暂态波形的变化情况分析故障发生的大体位置。该种方法无需注入信号，只通过特殊采样终端和主站配合即可完成故障判定，但是由于配网线路复杂，干扰波形多，其判定的准确性不高。有源法是通过在中性点注入特殊信号通过特定的终端装置接收信号并配合主站完成故障判定的，该种方法需要注入特殊信号，并且需要配合特殊终端接收特殊信号，虽然可靠性上较之无源法有提高，但是推广性上欠佳。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明结合配电网特点，给出一种线路简单、判定准确性高、无需注入特殊信号的基于不平衡负荷注入的小电流接地接地选线及定位装置及方法。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位的装置，包括基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置以及基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置；

所述的基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置包括采集单元、滤波单元、计算单元、控制单元、通信单元、设置单元、展示单元与蓄电池单元；

所述的基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置，安装于变电站母线，为三个单相开关并联后与一个不平衡负荷串联组成不平衡负荷注入装置；

所述采集单元用于采集母线的零序电压、三相电压、各相电流、三个单相开关状态；

所述过滤单元用于过滤错误遥测、抖动遥信遥测及暂时性故障信号，其输入端为采集单元和通信单元，通过通信单元返回不平衡负荷投入与切除一段时间内的各相负荷变化并输出至计算单元；

所述通信单元用于与配电网主站和变电站子站进行通信；

所述的计算单元实现对小电流接地故障的选线及定位处理；

所述的控制单元用于对不平衡负荷进行分相注入，并持续一定时间后退出不平衡负荷；

所述的设置单元与展示单元分别用于对各种设备参数及运行模式进行设置、结果展示。

所述的基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置具有就地控制模式与远方遥控模式。装置在就地模式时，需通过通信单元返回不平衡负荷投入与切除一段时间内的各相负荷变化，通过计算单元实现对小电流接地故障的选线处理；在就地模式还需要与各个馈线出线断路器上的FTU通信；装置在远方遥控模式时，需通过变电站子站实现小电流接地故障的选线判定。

基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置中三个单相开关采用三相开关分相控制实现，不平衡负荷可以用电容负荷、电抗负荷或中电阻负荷实现。

基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位的方法，包括如下步骤：步骤一、基于子站配合的变电站小电流接地故障选线

1.1基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置通过采集单元采集母线的零序电压、各相电流、三个单相开关状态并上送到变电站子站；

1.2变电站各条馈线的出线开关处的FTU将各相电流信息实时上送到变电站子站；

1.3变电站子站监控到小电流接地故障发生时，通过遥控将基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置投入运行，并持续一定时间后退出；

1.4变电站子站采集各条馈线出线开关处的各相电流值，通过不平衡负荷投运前后两次的断面比对，故障相负荷电流变化大的馈线为故障线路；

步骤二、基于主站配合的配电网小电流接地故障定位2.1基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置将母线的零序电压、各相电流、三个单相开关状态上送到配电网主站；

2.2变电站各条馈线终端的FTU将各相电流信息实时上送到配电网主站；

2.3配电网主站监控到小电流接地故障发生时，通过遥控将基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置投入运行，并持续一定时间后退出；

2.4配电网主站采集各条馈线终端的各相电流值，通过不平衡负荷投运前后两次的断面比对，故障发生在最后一个故障相负荷电流突变终端的后端。

步骤1.3及步骤2.3中，在正常运行时，三个单相开关处于常开位置，当变电站子站或配电网主站监控到小电流接地故障发生时，基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置控制单相开关实现分相投入运行，持续一定时间后需要自动退出运行，保持三个单相开关在常开运行状态。

步骤1.3及步骤2.3中，基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置控制单相开关实现分相投入运行，控制在故障发生变电站的母线侧非故障相上注入不平衡负荷，具体分三种情况注入：

A.在故障相电压滞后相上注入不平衡负荷；

B.在故障相电压超前相上注入不平衡负荷；

C.在非故障相的两相上同时注入不平衡负荷。

本发明无需修改当前的馈线终端单元，线路简单、判定准确性高、无需注入特殊信号，只需依靠主站和变电站注入装置即可实现小电流接地故障定位，节约了投资，最大程度的利用了当前现有设备，具有较好的现实意义。

附图说明

图1为基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位的装置的结构示意图；

图2为基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置的结构示意图。

具体实施方式

基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位的装置，如图1，图2所示，包括基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置以及基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置；

所述的基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置具有就地控制模式与远方遥控模式；包括采集单元、滤波单元、计算单元、控制单元、通信单元、设置单元、展示单元与蓄电池单元；

所述的基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置，安装于变电站母线，如图2虚线框中所示，为三个单相开关并联后与一个不平衡负荷串联组成不平衡负荷注入装置；三个单相开关采用三相开关分相控制实现，不平衡负荷可以用电容负荷、电抗负荷或中电阻负荷实现。所述采集单元用于采集母线的零序电压、三相电压、各相电流、三个单相开关状态；

所述过滤单元用于过滤错误遥测、抖动遥信遥测及暂时性故障信号，其输入端为采集单元和通信单元，通过通信单元返回不平衡负荷投入与切除一段时间内的各相负荷变化并输出至计算单元；

所述通信单元用于与配电网主站和变电站子站进行通信；

所述的计算单元实现对小电流接地故障的选线及定位处理；

所述的控制单元用于对不平衡负荷进行分相注入，并持续一定时间后退出不平衡负荷；

所述的设置单元与展示单元分别用于对各种设备参数及运行模式进行设置、结果展示。

基于不平衡负荷注入的小电流接地选线及定位的的方法，包括如下步骤：

步骤一、基于子站配合的变电站小电流接地故障选线

1.1基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置通过采集单元采集母线的零序电压、各相电流、三个单相开关状态并上送到变电站子站；

1.2变电站各条馈线的出线开关处的FTU将各相电流信息实时上送到变电站子站；

1.3变电站子站监控到小电流接地故障发生时，通过遥控将基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置投入运行，并持续一定时间后退出；

1.4变电站子站采集各条馈线出线开关处的各相电流值，通过不平衡负荷投运前后两次的断面比对，故障相负荷电流变化大的馈线为故障线路；

步骤二、基于主站配合的配电网小电流接地故障定位

2.1基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置将母线的零序电压、各相电流、三个单相开关状态上送到配电网主站；

2.2变电站各条馈线终端的FTU将各相电流信息实时上送到配电网主站；

2.3配电网主站监控到小电流接地故障发生时，通过遥控将基于分相开关与不平衡负荷一体的组合注入装置投入运行，并持续一定时间后退出；

2.4配电网主站采集各条馈线终端的各相电流值，通过不平衡负荷投运前后两次的断面比对，故障发生在最后一个故障相负荷电流突变终端的后端。

步骤1.3及步骤2.3中，在正常运行时，三个单相开关处于常开位置，当变电站子站或配电网主站监控到小电流接地故障发生时，基于分单元的不平衡负荷注入综合控制装置控制单相开关实现分相投入运行，控制在故障发生变电站的母线侧非故障相上注入不平衡负荷，具体分三种情况注入：

A.在故障相电压滞后相上注入不平衡负荷；

B.在故障相电压超前相上注入不平衡负荷；

C.在非故障相的两相上同时注入不平衡负荷。

持续一定时间后需要自动退出运行，保持三个单相开关在常开运行状态。