一种配电网单相接地故障选线与定位装置的制作方法

本实用新型属于电力系统接地故障检测技术领域，尤其涉及一种配电网单相接地故障选线与定位装置。

背景技术：

在10kV/35kV配电网中，单相接地故障占线路总故障的70％～80％，是配电系统最常见的故障。准确、可靠的对配电网单相接地故障点进行选线和定位是十分必要的。

目前在国内外对配电网故障点的定位研究主要有三种方法：

1.利用户外故障探测器的故障定位方法，该方法是通过检测故障点前后故障信息的不同确定故障区段。架空线路的故障指示器是基于测量线路零序电流产生的磁场进行故障点检测的设备，但由于零序电流的磁场分布与电网的电容分布也有关，因此该方法探测精度不高。

2.测量故障时线路端点处电压、电流，通过计算分析判定故障距离的故障定位方法。常见的有阻抗法，由于配电网线路复杂、线路阻抗参数不均匀等原因，阻抗法只能起到参考作用。

3.通过向系统注入信号，实现故障定位的注入信号法。该方法在线路首端加高频信号源，根据各分支端口传递函数频谱的频率、相位和波形特征实现故障定位，由于实际配电网线路较长，由于信号衰减等原因，探测故障效果有限，该方法在实际推广应用方面受到很多限制。

但以上几种典型的法配电网故障点的定位方法，存在对电网有影响，定位精度不高、不准确等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够准确、可靠地对配电网单相接地故障点进行选线和定位的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种配电网单相接地故障选线与定位装置，包括变电站母线、变电站变压器和配电网输电线路，还包括在变电站母线的每条馈线出线端安装传统零序电流互感器，在配电网各输电线路每个区域分段节点处装设零序电流载波信号源，在变电站母线上安装零序电流载波信号接收器，在变电站变压器处安装消弧线圈；传统零序电流互感器采集各回线路首端零序电流信号，用于单相接地故障的选线；零序电流载波信号源采集每个区域分段节点的零序电流信号，用于单相接地故障点定位。

在上述的配电网单相接地故障选线与定位装置中，所述每个区域分段节点处的零序电流载波信号源选择不同频率的调制信号，频率范围是数十kHZ到数百kHZ，且距离变电站越近的线路区域分段节点零序电流载波信号源的频率越高；距离变电站越远的线路区域分段节点零序电流载波信号源频率越低。

在上述的配电网单相接地故障选线与定位装置中，所述输电线路区域分段个数根据故障定位精度和实际要求确定。

具体实现过程如下：

1、配电网单相接地故障选线；

在配电网各输电线路出线端装设传统零序电流互感器，检测各输电线路首端的零序电流，其零序电流工频信号通过零序电流互感器二次回路送至变电站检测装置，通过该零序电流信号判断单相接地故障发生的线路；

2、配电网单相接地故障点定位；

(1)、将配电网各输电线路根据定位精度和实际要求进行区域分段，在每个区域分段节点处装设零序电流载波信号源，每个区域分段节点处装设的零序电流载波信号源选择不同频率调制信号，频率范围数十kHZ到数百kHZ；且距离变电站越近的线路区域分段节点零序电流载波信号源的频率越高，距离变电站越远的线路区域分段节点零序电流载波信号源频率越低；

(2)、通过采集各个分段节点的零序电流，并基于载波原理将该零序电流的幅值、相位信息传递给变电站零序电流载波信号接收器，检测出各个节点的零序电流的幅值、相位信息；

(3)、经过消弧线圈补偿，故障点与变电站之间的零序电流幅值、相位会变化，通过分析变电站检测到的各个分段节点的零序电流的幅值、相位变化信息，对线路的单相接地故障点进行定位。

本实用新型的有益效果：可以对配电网故障点进行准确、可靠的定位，采用的方法实现简单，对电网影响小。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例10kV/35kV母线的两组出线系统结构图；

图2为本实用新型一个实施例零序电流载波信号源拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下实施例采用的技术方案：一种配电网单相接地故障选线与定位装置，包括变电站母线、变电站变压器和配电网输电线路，还包括在变电站母线的每条馈线出线端安装传统零序电流互感器，在配电网各输电线路每个区域分段节点处装设零序电流载波信号源，在变电站母线上安装零序电流载波信号接收器，在变电站变压器处安装消弧线圈；传统零序电流互感器采集各回线路首端零序电流信号，用于单相接地故障的选线；零序电流载波信号源采集每个区域分段节点的零序电流信号，用于单相接地故障点定位。

在上述的配电网单相接地故障选线与定位装置中，所述每个区域分段节点处的零序电流载波信号源选择不同频率的调制信号，频率范围是数十kHZ到数百kHZ，且距离变电站越近的线路区域分段节点零序电流载波信号源的频率越高；距离变电站越远的线路区域分段节点零序电流载波信号源频率越低。所述输电线路区域分段个数根据故障定位精度和实际要求确定。

实施例1

如图1所示，具体实施时，在变电站母线的每条馈线出线端安装传统零序电流互感器，采集各回线路首端的零序电流信号，对单相接地故障进行选线。

由于配电网输电线路较长，对各回线路进行区域分段，这个区域分段的个数是由所需故障定位精度和实际要求确定。在每个区域分段节点处安装一个零序电流载波信号源，通过零序电流载波信号源提取各个区域分段节点的零序电流，并基于载波原理将该节点零序电流的幅值、相位信息传递给变电站安装的零序电流载波信号接收器处，可以在变电站处采集到各个节点的零序电流相位、幅值信息。由于经过消弧线圈补偿，故障点与变电站之间的零序电流幅值、相位会变化，通过分析变电站采集到的各个节点的零序电流的幅值、相位变化信息，就可以对配电网输电线路的单相接地故障点进行定位。每条线路不同区域分段节点处的零序电流载波信号源的频率不同，频带范围：数十kHZ到数百kHZ，为避免混频现象，距离变电站越近的线路节点载波频率越高，距离变电站越远的线路节点载波频率越低。

如图2所示，零序电流载波信号源可将零序电流信号转化为高频载波信号，并可通过线路、地这个回路传递到母线信号接收器处接收。该高频载波信号包含了零序电流的幅值、相位信息。通过发出不同频率的PWM高频控制信号，零序电流载波信号源就可以产生不同频率的载波信号。

以下结合图1说明实施例1的原理：

图1中以10kV/35kV母线的两组出线，线路1、线路m为例绘制了配电网单相接地选线与定位装置结构图。

在各组配电网输电线路的首端装设传统零序电流互感器1和传统零序电流互感器m，可分别检测线路1和线路m首端的零序电流。

将配电网的每条线路分为n个区域，在每个区域分段节点处安装一个零序电流载波信号源1-1～1-n、线路m上的零序电流载波信号源m-1～m-n。这些零序电流载波信号源可将零序电流信号转为高频载波信号。根据各条线路的长度不同，可以根据需要分为不同的区域个数，即各条线路的n可以不同。

为避免混频现象，每条配电网输电线路不同区域分段节点处的零序电流载波信号源选择不同频率的调制信号，其频率范围：数十kHZ到数百kHZ，距离变电站越近的线路节点频率越高，距离变电站越远的线路节点频率越低。即对图中的各频率有：

f₁＞f₂＞···＞f_n (1)

由于线路、地、母线在发生故障后，可形成回路，因而高频载波信号可以传递到母线接收器处接收，从而提取各节点的相位、幅值信息。

变电站变压器处安装有消弧线圈，通过调节消弧线圈，可以补偿故障点到母线之间线路的零序电流，从而使得母线至故障点之间的零序电流幅值、相位信息会改变，基于此，可以通过分析提取的各节点的零序电流信号的幅值、相位变化信息，对故障点进行定位。

实施例2

假设将线路1分为了7个区域分段，即对于线路1来说，n＝7。各个区域分段节点的零序电流载波信号源的信号频率分别为f₁＝100kHz、f₂＝90kHz、f₃＝80kHz、f₄＝70kHz、f₅＝60kHz、f₆＝50kHz、f₇＝40kHz。

现假设单相接地故障发生在线路1的第3区域。通过调节消弧线圈补偿，故障点和母线间的零序电流幅值、相位会发生改变，即图中传统零序电流互感器1、零序电流载波信号源1-1、零序电流载波信号源1-2、零序电流载波信号源1-3会有零序电流信号幅值、相位的变化。

通过传统零序电流互感器1～m检测到的零序电流信息，可以判断单相接地故障发生在线路1。

通过分析母线信号接收器提取到的高频载波信号，可以发现频率f₇～f₄在40kHZ～70kHZ之间的高频载波信号幅值、相位没有变化；频率大于50kHZ(即频率大于f₃)的高频载波信号幅值、相位发生了变化，可以判断故障点在线路1的区域3。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。