一种提高小电流接地故障选线准确率的装置的制作方法

本实用新型涉及一种电力系统中接地故障检测技术，尤其涉及一种提高小电流接地故障选线准确率的装置。

背景技术：

电力系统中，中性点常用的接地方式主要有：中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式和中性点直接接地方式，前两种接地方式为小电流接地方式。

我国6-35kV的配电网主要采用小电流接地方式，在小电流接地系统故障中，单相接地故障发生的几率最高，据统计配网中80%以上的故障均为单相接地故障。当单相接地故障发生时，供电系统仍能保证线电压对称，因其没有形成故障回路，电流很小，不影响对负荷的连续供电，按照规程规定可以继续带故障运行1-2h。但随着电网越来越复杂，线路越来越多，如果不能及时排除故障而持续较长时间带故障运行，则容易使故障恶化扩大，造成更严重的短路故障，从而引起系统跳闸，且在某种情况下还可能会引起整个电网的过电压，对设备不利，影响电力系统的正常运行。因此，当单相接地故障发生时，虽然短时间内不影响对用户的供电，但也必须尽快找到故障线路，以防止故障给电网带来的不利影响。

目前，小电流接地系统单相接地故障选线技术主要分为以下四类：一是基于稳态故障量的小电流接地故障选线原理，该原理主要利用单相接地故障时的稳态故障量为判据，装置简单，但故障特征量小，不易检测。二是基于暂态故障量的小电流接地故障选线原理，该原理主要利用单相接地故障时的暂态故障量为判据，比稳态故障特征量大，但持续时间短，难检测。三是基于外加诊断法的小电流接地故障选线原理，该原理打破了以往只是利用线路本身故障信号作为选线判据，它利用注入装置向故障相注入特殊的交流或直流信号，但受分布电容和过渡电阻的影响，注入信号较小，不易检测。四是基于信号融合技术的选线判据，该判据融合多种单一的选线判据，在一定程度上改善了选线准确率，但因每个选线判据仍以较小的特征量为判据，故没有从根本上解决选线准确率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决目前基于故障稳态量的稳态选线装置电气故障量小导致选线准确率低的问题，提供了一种提高小电流接地故障选线准确率的装置，该装置在小电流接地系统单相接地故障发生时，若故障前母线分段断路器（本文所述断路器均指母线分段断路器）为断开状态，故障后由测控装置将其闭合；若故障前断路器为闭合状态，故障后由测控装置先将其断开，再将其闭合。其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种提高小电流接地故障选线准确率的装置，它包括被保护配电系统的母线，所述母线为单母线分段制，母线分段开关采用断路器，断路器与测控装置连接，测控装置与电压互感器连接，电压互感器则与母线连接；测控装置由三相电压、零序电压采集模块、断路器状态检测模块、断路器开关驱动模块、人机对话模块和CPU组成，监测小电流接地系统的三相电压和零序电压来判断系统是否发生单相接地故障，从而控制断路器动作；其中，三相电压、零序电压采集模块由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成；断路器状态检测模块由断路器辅助触点和检测电路构成；断路器开关驱动模块由继电器驱动电路和控制继电器构成；人机对话模块由按键和液晶显示模块构成；CPU由STC12C5A60S2单片机构成，主要根据三相电压和零序电压判断是否发生单相接地故障、存储断路器状态检测模块采集的故障前断路器的状态、单相接地故障发生时对断路器开关驱动模块发出断路器分、合的指令、选择故障线路、人机对话功能。

所述断路器为母线分段开关，小电流接地系统正常运行时，该断路器根据运行方式的需要处于闭合或断开状态；小电流接地系统发生单相接地故障时，若故障前断路器为断开状态，故障后由测控装置将其闭合；若故障前断路器为闭合状态，故障后由测控装置先将其断开，再将其闭合。其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。

本实用新型的工作过程为：对于运行的小电流接地系统，由测控装置实时监测系统的三相电压、零序电压和断路器的状态，并实时判断系统是否发生单相接地故障。系统正常运行时，断路器根据运行方式的需要断开或闭合工作。当发生单相接地故障时，若故障前断路器为断开状态，故障后由测控装置将其闭合；若故障前断路器为闭合状态，故障后由测控装置先将其断开，再将其闭合。其目的是把另一段母线所连接的线路在系统发生单相接地故障时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，提高选线的准确率。选线结束后，将断路器恢复到原工作要求的状态，不会对系统的运行造成不利影响。

本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型在小电流接地系统发生单相接地故障后，通过断路器把另一段母线所连接的线路投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，使基于故障稳态量的稳态选线和定位保护更加准确。(2)提高了基于故障稳态量的稳态选线和定位保护的抗过渡电阻能力，由于本实用新型增加了故障零序电流，加强了故障点的故障程度，相应的提高了抗过渡电阻能力。

总之，该实用新型能有效的提高基于故障稳态量的稳态选线和定位保护的准确率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为测控装置功能框图。

图3为三相电压、零序电压采集模块电路图。

图4为断路器状态检测模块电路图。

图5为断路器开关驱动模块电路图。

其中，1、母线，2、母线分段断路器，3、测控装置，4、三相电压、零序电压采集模块，5、断路器状态检测模块，6、断路器开关驱动模块，7、人机对话模块，8、CPU，9、电压互感器。

具体实施方式

图1中，在受保护的小电流接地系统母线1的每一相上连接母线分段断路器2。如图2所示，测控装置3用于实时监测小电流接地系统的三相电压、零序电压和断路器的状态并判断系统是否发生单相接地故障，从而控制断路器动作；测控装置3由三相电压、零序电压采集模块4、断路器状态检测模块5、断路器开关驱动模块6、人机对话模块7和CPU 8构成；如图3所示，三相电压、零序电压采集模块4由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成，用于实时监测小电流接地系统的三相电压、零序电压；如图4所示，断路器状态检测模块5由断路器辅助触点和检测电路构成，用于实时监测断路器的状态；如图5所示，断路器开关驱动模块6由继电器驱动电路和控制继电器构成，在发生单相接地故障时用于控制断路器动作；人机对话模块7由按键和液晶显示模块构成；CPU 8由STC12C5A60S2单片机构成，主要根据三相电压和零序电压判断是否发生单相接接地故障、存储断路器状态检测模块5采集的故障前母线分段断路器2的状态、单相接地故障发生时对断路器开关驱动模块6发出断路器分、合的指令、选择故障线路、人机对话等功能。测控装置3还与电压互感器9连接，电压互感器9的一端与母线1连接。

图1中，假设线路Ⅱ的C相发生单相接地故障，若故障前母线分段断路器2为断开状态，故障后由测控装置3将其闭合；若故障前母线分段断路器2为闭合状态，故障后由测控装置3先将其断开，再将其闭合；其目的是把另一条母线所连接的线路Ⅲ和线路Ⅳ在故障发生时投入故障系统，故障线路零序电流为线路I、线路Ⅲ和线路Ⅳ产生的零序电流之和。可见，该选线装置在小电流接地系统发生单相接地故障后，把另一段母线所连接的线路在断路器闭合时投入故障系统，增大故障线路的故障电流，而非故障线路的故障电流不变，从而拉大故障线路与非故障线路之间故障电流的差距，能够提高利用故障稳态量的稳态选线和定位保护的判断准确率。