专利名称：配电网单相接地故障隔离系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种配电网单相接地故障隔离系统及方法。
背景技术：
根据电力部门统计资料表明，约80%以上的用户停电是由于配电网故障造成的， 现有的IOKV配电网具有结构复杂、分支众多、分布区域广等特点，如在发生单相接地故障 时，必须依靠变电站的选线装置或者运行工作人员的工作经验选中和隔离整条线路，然后 人工进行逐段的排查并隔离故障段，显然此方法会照成全线大面积停电，并不能迅速的隔 离该线路的故障段，同样也浪费大量人力物力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种配电网单相接地故 障隔离系统及方法，该方法在选线成功的前提下，可以将线路发生单相接地故障的故障段 隔离，并恢复非故障段的供电。本发明公开了一种配电网单相接地故障隔离系统，所采用的技术方案是该系统包括变电站和连接于所述变电站的至少一条架空线路，在所述架空线路的 始端设置有用于隔离所述架空线路的出口断路器，从所述架空线路的始端到末端依次分布 有若干自动开关，所述若干自动开关将架空线路分隔成不同的线路区段；在每个自动开关 的两侧的线路上分别设置有零序电压互感器，对应每个自动开关均配置有一可与变电站通 讯的遥控终端，所述遥控终端用于控制所述自动开关投入和分间，且两侧的零序电压互感 器的零序电压信号输送至遥控终端内。所述系统包括至少两条架空线路，该两条架空线路的末端用一联络开关连接形成 回路，在所述联络开关的两侧的线路上分别设置有零序电压互感器，对应该联络开关也配 置有一用于控制所述联络开关投入和分间的遥控终端，其两侧的零序电压互感器的零序电 压信号输送至该遥控终端内。所述零序电压互感器的副绕组部分除了零序电压输出端，还设置有三相电源输出 端，作为所述自动开关和遥控终端的工作电源。本发明公开了一种配电网单相接地故障隔离的方法，所采用的技术方案是当架 空线路的线路区段发生单相接地故障时，隔离其故障段包括以下步骤A 首先断开该条架空线路的出口断路器，使各个线路区段上的自动开关均失压分 闸；B 重合出口断路器，各个遥控终端在得电后依次延时投入对应的自动开关并检测 自动开关合闸前后是否有零序电压产生；若在自动开关合闸前的第一确认时间和合闸后的 第二确认时间均没有检测到零序电压，则继续投入下一个自动开关；若在自动开关合闸前 的第一确认时间没有检测到零序电压，而在自动开关合闸后的第二确认时间检测到零序电 压，则单相接地故障在该自动开关的负荷侧；
C:如果检测到故障段在负荷侧，则对应的遥控终端控制该自动开关分闸并闭锁， 下一个自动开关产生瞬时电压闭锁而不投入，从而隔离了单相接地故障区段。在上述的步骤A中由变电站的选线装置自动断开所述出口断路器，或者由工作人 员手动断开所述出口断路器本发明的有益效果是本发明使线路维护人员非常方便的查找故障点，大大缩短 了停电时间和减轻线路维护人员的工作强度。在隔离单相接地故障的过程中，遥控终端仅 根据各自动开关投入前后线路零序电压的状态，就可确定单相接地故障点的位置并闭锁隔 离故障点。该单相接地故障的处理与系统的运行方式无关，这样就保证了该单相接地故障 处理的可靠性和实用性。
图1是本发明实施例一的系统示意图；图2是本发明中零序电压互感器的接线示意图；图3是本发明实施例二的系统示意图；图4是实施例一中遥控终端内部处理器的控制流程图；图5是图4中单相接地保护程序的具体流程图；图6是实施例二中联络开关处的遥控终端内部处理器的控制流程图。
具体实施例方式实施例一如图1所示，本实施例中的配电网单相接地故障隔离系统包括变电站(图中未示 出)和连接于所述变电站的若干条架空线路，以线路一和线路二为例，在所述架空线路的 始端设置有用于隔离所述架空线路的出口断路器DL，从所述架空线路的始端到末端依次分 布有若干自动开关PVS，所述若干自动开关PVS将架空线路分隔成不同的线路区段(如图中 的A、B、C、D段)；在每个自动开关PVS的两侧的线路上分别设置有零序电压互感器PT，对 应每个自动开关PVS均配置有一可与变电站通讯的遥控终端RTU，所述遥控终端RTU用于控 制所述自动开关PVS的投入和分闸，且两侧的零序电压互感器PT的零序电压信号输送至遥 控终端RTU内；单相接地故障处理依靠配网自动化中的自动开关PVS、遥控终端RTU和零序 电压互感器PT的相互配合完成。上述零序电压互感器PT的接线情况如图2所示，它不仅检测输出单相接地故障信 号，其中副绕组部分的a、b、c、n端为三相电源输出端，提供自动开关PVS和遥控终端RTU的 工作电源。在发生单相接地故障时零序电压互感器PT的nl、n2端输出一个零序电压，其电 压幅值与单相接地故障的接地电阻成反比，而遥控终端RTU检测该零序电压做为单相接地 故障的判句之一。下面就具体例子详细说明本系统隔离故障的过程，各部件以图中的代号表示在正常情况下，各个分段点的自动开关均已投入，如“线路一”和“线路二”都处于 正常工作状态。发生单相接地故障时全系统的RTU均能检测到零序电压，但RTU均不动作， 维持开关原来的状态。变电站的选线装置或运行人员凭工作经验选择并隔离故障线路，当 零序电压消失时，说明选线成功。上面所说的选线装置在处理单相接地故障时，需要收集同一母线上各条出线的零序电流等参数，比较各条出线的零序电流大小和方向，找出故障线 路。而零序电流的方向取决系统运行方式，零序电流的大小取决于单相接地故障点的接地 电阻，其值大小可相差数千倍，所以选线装置的选线成功率并不高。遥控终端RTU包括内部处理器MPU、A/D交换器、用于控制开关断合的继电器接口 以及显示模块和用于传输信号的MODEM模块，它是根据电压型时序保护原理，控制自动开 关的合闸与分间，其内部处理器MPU的控制流程如图4所示，即在自动开关的合闸前的第一 确认时间(X时间)内没有检测线路零序电压，而在自动开关的合闸后的第二确认时间(Y 时间)内检测到线路零序电压，说明单相接地故障在该自动开关的负荷侧，遥控终端RTU控 制自动开关分闸并闭锁，隔离单相接地故障点(Y延时过程中启动的单向接地保护程序如 图5所示，当检测到负荷侧的零序电压大于设定值时就分闸自动开关并将负荷侧的闭锁置 位)。例如在“线路一”的C段发生单相接地故障时，变电站的选线装置或运行人员凭工作 经验选择将“线路一”出口断路器DLl分闸，隔离故障线路，“线路一”全线停电，同时“线路 一”的各自动开关均失压分闸。断路器DLl启动重合闸，各RTU在得电时依次延时逐步投入 自动开关，并分别检查自动开关投入前后是否有零序电压。如RTU2在延时投入自动开关前 没有检测到零序电压，说明自动开关PVS2的电源侧没有单相接地故障；RTU2在延时结束投 入自动开关后检测到零序电压，说明自动开关PVS2的负荷侧有单相接地故障，在这种情况 下RTU2闭锁令自动开关PVS2跳闸隔离故障段；RTU3则因自动开关PVS2的瞬时投入、分闸 而产生瞬时电压闭锁，在其负荷侧供电时RTU3闭锁自动开关PVS3不投入，这样发生故障的 C区段就被成功隔离。实施例二 如图3所示，在本实施例中系统包括若干条架空线路，其中至少两条架空线路(线 路一和线路二)，该两条架空线路的末端用一联络开关PVS连接形成回路，在所述联络开关 PVS的两侧的线路上分别设置有零序电压互感器PT，对应该联络开关PVS也配置有一用于 控制所述联络开关投入和分间的遥控终端RTU，其两侧的零序电压互感器PT的零序电压信 号输送至该遥控终端RTU内，这里的联络开关PVS与线路各段的自动开关PVS功能相同，各 条线路上的分段设备与实施例一相同。在正常情况下，除联络开关PVS保持常开状态外，其余的自动开关PVS均已投入， 使“线路一”和“线路二”处于正常工作状态。发生单相接地故障时全系统的RTU均能检测 到零序电压，但RTU均不动作，维持开关原来的状态。变电站的选线装置或运行人员凭工作 经验选择并隔离故障线路，当零序电压消失时，说明选线成功。如在“线路一”的C段发生单相接地故障时，变电站的选线装置或运行人员凭工作 经验选择将“线路一”出口断路器DLl分闸，隔离故障线路，“线路一”全线停电，同时“线路 一”的各自动开关均失压分闸。断路器DLl启动重合闸，各RTU在得电时依次延时投入自 动开关，并分别检查自动开关投入前后是否有零序电压，其流程如上述的图4和图5所示。 如RTU2在延时投入自动开关前没有检测到零序电压，说明自动开关PVS2的电源侧没有单 相接地故障；RTU2在延时结束投入自动开关后检测到零序电压，说明自动开关PVS2的负荷 侧有单相接地故障，在这种情况下RTU2闭锁令自动开关PVS2跳闸隔离故障段；RTU3则因 自动开关PVS2的瞬时投入、分闸而产生瞬时电压闭锁，在其负荷侧供电时RTU3闭锁自动开 关PVS3不投入。
如图6的流程图，“线路一”的停电使控制联络开关的遥控终端RTU从两侧电源变 为单侧电源，其启动长延时投入功能(包括投入前的XL长延时和投入后的Y长延时，原理 同实施例一)，在长延时过程中“线路一”的D段未能恢复供电，则长延时结束后，联络开关 投入，由“线路二”向“线路一”的D段供电。此时“线路一”的非故障段全部恢复供电且同 时也隔离了 C区段。
权利要求
1.一种配电网单相接地故障隔离系统，该系统包括变电站和连接于所述变电站的至少 一条架空线路，其特征在于，在所述架空线路的始端设置有用于隔离所述架空线路的出口 断路器，从所述架空线路的始端到末端依次分布有若干自动开关，所述若干自动开关将架 空线路分隔成不同的线路区段；在每个自动开关的两侧的线路上分别设置有零序电压互感 器，对应每个自动开关均配置有一可与变电站通讯的遥控终端，所述遥控终端用于控制所 述自动开关投入和分间，且两侧的零序电压互感器的零序电压信号输送至遥控终端内。
2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障隔离系统，其特征在于，所述系统包括 至少两条架空线路，该两条架空线路的末端用一联络开关连接形成回路，在所述联络开关 的两侧的线路上分别设置有零序电压互感器，对应该联络开关也配置有一用于控制所述联 络开关投入和分间的遥控终端，其两侧的零序电压互感器的零序电压信号输送至该遥控终 端内。
3.根据权利要求1或2所述的配电网单相接地故障隔离系统，其特征在于，所述零序 电压互感器的副绕组部分设置有三相电源输出端，作为所述自动开关和遥控终端的工作电 源。
4.一种基于权利要求1所述系统实现隔离配电网单相接地故障的方法，其特征在于， 当架空线路的线路区段发生单相接地故障时，隔离其故障段包括以下步骤A 首先断开该条架空线路的出口断路器，使各个线路区段上的自动开关均失压分闸；B 重合出口断路器，各个遥控终端在得电后依次延时投入对应的自动开关并检测自动 开关合闸前后是否有零序电压产生；若在自动开关合闸前的第一确认时间和合闸后的第二 确认时间均没有检测到零序电压，则继续投入下一个自动开关；若在自动开关合闸前的第 一确认时间没有检测到零序电压，而在自动开关合闸后的第二确认时间检测到零序电压， 则单相接地故障在该自动开关的负荷侧；C 如果检测到故障段在负荷侧，则对应的遥控终端控制该自动开关分闸并闭锁，下一 个自动开关产生瞬时电压闭锁而不投入，从而隔离了单相接地故障区段。
5.根据权利要求4所述的配电网单相接地故障的隔离方法，其特征在于，在步骤A中由 变电站的选线装置自动断开所述出口断路器，或者由工作人员手动断开所述出口断路器。
全文摘要
本发明公开了一种配电网单相接地故障隔离系统及方法。单相接地故障处理过程依靠该系统中的自动开关PVS、遥控终端RTU、零序电压互感器PT的相互配合来完成。遥控终端RTU根据电压型时序保护原理，控制自动开关PVS的合闸与分闸。在自动开关PVS的合闸前的第一确认时间内没有检测到线路零序电压，说明电源侧线路没有故障，而在自动开关PVS的合闸后的第二确认时间内检测到线路零序电压，说明单相接地故障在该自动开关PVS的负荷侧，则遥控终端RTU会控制自动开关分闸并闭锁，隔离单相接地故障区段。
文档编号H02H7/26GK102074938SQ20101053531
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者朱汉平, 李京平, 陈立新 申请人:珠海许继电气有限公司