一种接地故障智能研判系统的制作方法

本实用新型涉及配电线路接地故障检测技术领域，更具体地说是指一种接地故障智能研判系统。

背景技术：

电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统（包括直接接地，电抗接地和低阻接地）、小电流接地系统（包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地）。我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。

在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，多发生在潮湿、多雨天气。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统依然可运行1～2个小时，这也是小电流接地系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电，还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除，但是单相接地时相电流变化过小，现有的故障指示器等线路检测设备难以有效捕捉判断，所以，当下急需一种能够快速准确地发现定位单相接地故障的系统或装置。

技术实现要素：

本实用新型提供一种接地故障智能研判系统，以解决现有配电线路单相接地时电流变化值小，难以被有效捕捉定位，无法准确快速地定位单相接地故障区域等问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种接地故障智能研判系统，包括信号放大装置、监控采集终端、故障指示器和监测主站，所述故障指示器设置于配电线路中，所述信号放大装置设置于配电线路中母线上的任意一条支线，用于监测该条母线上ABC三相的相电压，并可投放接地故障放大信号；所述监控采集终端设置于配电线路中，用于采集故障指示器的告警信号并向监测主站发送；所述监测主站分别与所述信号放大装置、监控采集终端连接。

进一步地，所述信号放大装置包括A、B、C三相电压互感器、控制芯片和信号放大电路，所述A相电压互感器、B相电压互感器、C相电压互感器分别与母线上的A相电、B相电、C相电对应连接，所述信号放大电路包括依次连接的充电电池、蓄能继电器、升压模块和电容器，所述电容器上并联有A相电容继电器和C相电容继电器，A相电容继电器连接有第一高压真空接触器，C相电容继电器连接有第二高压真空接触器，第一高压真空接触器与母线上A相电连接，第二高压真空接触器与母线上C相电连接，所述控制芯片分别与所述A、B、C三相电压互感器、蓄能继电器、A相继电器、C相继电器连接。

进一步地，所述蓄能继电器、A相电容继电器、C相电容继电器分别设有一常开型复位开关，所述常开型复位开关均与所述控制芯片连接。

进一步地，所述第一高压真空接触器和第二高压真空接触器上分别连接有一交流接触器。

进一步地，所述信号放大装置还包括用于给信号放大装置各部件供电的太阳能蓄电池。

进一步地，所述接地故障放大信号为50A的额定放大电流。

进一步地，所述电容器电容量为500 kvAr。

进一步地，所述信号放大装置与母线三相电之间设有氧化锌避雷器。

进一步地，所述信号放大装置与母线三相电之间设有跌落式熔断器。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型一种接地故障智能研判系统，通过信号放大装置监测线路上的相电压，当某相线路发生单相接地故障时，信号放大装置向非故障的一相线路投放一个容易被故障指示器捕捉的接地故障放大信号，故障指示器采集该信号及当前线路电流等信息并发送告警数据给监控采集终端，监测主站在接收信号放大装置的动作信息及监控采集终端的告警数据后，并根据故障指示器所监测的对地故障电流首半波的大小、历史数据及网络拓扑算法，判断是否出现单相接地，并准确定位出接地故障区域，其检测精确高，速度快，便于维修人员检修配电线路。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型工作原理图；

图3为本实用新型信号放大装置结构框图；

图4为本实用新型信号放大装置工作原理图；

图5为本实用新型单相接地故障处理流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型实施例的具体实施方式。

参照图1和图2，一种接地故障智能研判系统，包括信号放大装置1、监控采集终端2、故障指示器3和监测主站4，故障指示器3分别设置于配电线路中，用于采集配电线路上的各种电流或电压信号，信号放大装置1设置于配电线路中母线上的任意一条支线，用于监测该条母线上ABC三相的相电压，并投放接地故障放大信号，该接地故障放大信号为50A的额定电流，以便于配电线路中的故障指示器3捕捉，又不会影响线路运行；监控采集终端2设置于配电线路中，用于采集故障指示器3的告警信号并向监测主站4发送；监测主站4分别与信号放大装置1、监控采集终端2连接。

参照图2、图3和图4，信号放大装置1包括A、B、C三相电子式电压互感器11、控制芯片12和信号放大电路13。其中，A相电子式电压互感器11a、B相电子式电压互感器11b、C相电子式电压互感器11c分别与母线上的A相电、B相电、C相电对应连接。信号放大电路13包括依次连接充电电池131、蓄能继电器132、升压模块133、电容器134，电容器134上并联有A相电容继电器135和C相电容继电器136，A相电容继电器135连接有第一高压真空接触器137和交流接触器KM1，C相电容继电器136连接有第二高压真空接触器138和交流接触器KM2，且第一高压真空接触器137与母线上A相电连接，用于向A相电投放接地故障放大信号，第二高压真空接触器138与母线上C相电连接，用于向C相电投放接地故障放大信号。蓄能继电器132、A相电容继电器135、C相电容继电器136分别对应设有常开型复位开关KO1、KO2、KO3。控制芯片12分别与A、B、C三相电子式电压互感器11、蓄能继电器132、A相电容继电器135、C相电容继电器136连接，并控制蓄能继电器132、A相电容继电器135、C相电容继电器136上的复位开关KO1、KO2、KO3。另外，信号放大装置1还包括用于给信号放大装置1各部件供电的太阳能蓄电池14，以达到节能环保等目的。

参照图1和图5，本实用新型单相接地故障处理流程如下：

步骤1、 当配电线路母线的A、B、C三相线路中任意一相线路放生单相接地时，连接于A、B、C三相线路的A、B、C三相电子式电压互感器11检测到线路中U/I发生突变，触发信号放大装置1作业，信号放大装置1根据设定工作流程及判断依据，向配电线路投放故障放大信号；

步骤2、 配电线路中的故障指示器3检测到该故障放大信号，并根据线路中发生单相接地时，所出现的多种复杂的暂态现象，综合判断，并发送告警数据给监控采集终端2；

步骤3、 监控采集终端2进行数据同步处理，并将数据上传给监测主站4；

步骤4、 监测主站4在接收监控采集终端2的告警数据及信号放大装置1的动作信息后，并根据故障指示器3所监测的对地故障电流首半波的大小、历史数据及网络拓扑算法，判断是否出现单相接地，并定位出接地故障区域；

步骤5、 最后由配网抢修流程，处理解决单相接地故障，并将故障处理结果记录。

此外，监测主站4也可以根据分钟数据点分析判断，假如监测主站4监测到符合单相接地故障数据条件，但未接收到监控采集终端2的告警信号，此时，监测主站4可以主动向信号放大装置1发送命令，控制器投放相应的接地故障放大信号。

参照图1至图4，步骤1中，信号放大装置1工作原理流程及判断依据如下：

A、 信号放大装置1A、B、C三相电子式电压互感器11检测到线路中U/I发生突变，经过控制芯片12处理判断，当一相电压降低超过限值，另外至少一相电压升高超过限值，且时间超过30秒（时间可以根据需要自行设定），控制芯片12控制蓄能继电器132的复位开关KO1闭合，进行开关蓄能，充电电池131通过升压模块133给电容器134充电。

B、 当一相电压降低超过限值，另外至少一相电压升高超过限值，且时间超过60秒（时间可以根据需要自行设定），蓄能继电器132的复位开关KO1断开，投切闭合A相电容继电器135的复位开关KO2或C相电容继电器136的复位开关KO3，电容器134放电控制第一高压真空接触器137或第二真空接触器动作，从而向配电线路A相线路或C相线路投放接地故障放大信号，即投放50A的额定电流。

C、 投切A相电容继电器135或C相电容继电器136的吸合时间到了，根据设定的投切次数，如果次数为1，则投切全部完成，如果次数非1，则蓄能继电器132复位开关动作，重新开始蓄能投切动作。

D、 如果A相电压或者B相电压降低超过限值（即A相或B相放生单相接地现象），则投切C相电容继电器136的复位开关KO3，向配电线路C相线路投放接地故障放大信号；如果C相电压降低超过限值，则投切A相电容继电器135的复位开关KO2，向配电线路C相线路投放接地故障放大信号。

另外，电压升高和降低的限值、信号放大装置1动作时间等均可以通过本地设定或监测主站4远程设定，并根据其设定值的范围，智能判断出单相故障的接地类型，如树枝等被风临时吹压到配电线路造成临时性单相接地现象，其发生单相接地时间短，则可以不必报警等，从而提高系统的智能性和警报准确性。

步骤2中，配电线路发生单相接地时，根据不同的接地条件（例如金属性接地、高阻接地等），会出现多种复杂的暂态现象，包括出现线路对地的分布电容放电电流、接地线路对地电压下降、接地线路出现5次和7次等高次谐波增大，以及该线路零序电流增大等。

综合以上情况，故障指示器3单相接地判断如下：

a、线路正常运行（有检测到电流或电压）超过30秒；

b、线路中有突然增大的电容放电电流（接地故障放大信号，即50A的额定电流），并超过设定的接地故障检测参数（暂态接地电流增量定值）；

c、 接地线路电压降低，并超过设定的接地故障检测参数（线路对地电压下降比例、对地电压下降延时等参数）；

d、 接地线路依然处于供电（有电流）状态。

以上四个条件同时满足时，故障指示器3发送告警数据给监控采集终端2。

参照图1，信号放大装置1与母线三相电之间设有氧化锌避雷器5和跌落式熔断器6，氧化锌避雷器5是具有良好保护性能的避雷器，利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级），当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果；跌落式熔断器6可缩小停电范围，具备了隔离开关的功能，给检修断线路和信号放大装置1时创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全。

另外，根据配电线路母线的三相线圈的中性点，信号放大电路13可选择电容式投放接地故障放大信号，或采用电阻式投放接地故障放大信号。如中性点不接地，采用电容式投放，电容器134容量计算如下：额定电流I=50A，接地时线电压U=10kv，电容器134的电容量为P=UI=10*50=500kvAr；如中性点经消弧线圈接地，建议采用电阻式投放，电阻器的电阻大小计算如下：额定电流I=50A，接地时线电压U=10kv，电阻器电阻大小为R=U/I=10000/50=200Ω。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。