一种电网单相接地故障判别、隔离及综合故障预判装置的制作方法

本实用新型涉及配电网故障处理技术领域，尤其涉及一种电网单相接地故障判别、隔离及综合故障预判装置。

背景技术：

在配电网中10kV、35kV系统中性点普遍采用不接地方式运行。其中单相接地故障占总故障数的70％以上，其中经过事故查线分析接近93％的接地故障点发生在架空线路。目前电力公司针对此类故障仅通过试停来查找故障线路，因此单相接地事故发生后，为查找故障线路，不可避免地要对正常供电用户多次反复停电，大大降低了对用户的供电可靠性。在电力调度规程中规定，在10kV、35kV系统发生接地故障时，电力设备允许在故障环境运行2个小时，但在此期间所有设备的对地电压升高为线电压，由此可能进一步扩大为两点或多点接地(短路)故障，损坏线路中的其他设备，而且接地故障的发生对于人身安全也有危险。

目前普遍采用仅通过试停来查找故障线路的方式，而针对可选择的断路器，国内外研究水平大多采用变电站加选线技术，柱上开关的检测方法采用无方向性检测，无方向性检测方式只用零序电流的大小来判断故障。这种检测方法最大的问题是，没有接地故障方向性位置判别，电源侧开关没有分段选择性。当发生10kV接地故障后，电源侧开关直接跳闸，导致全线停电。

另外，在目前的单相接地故障判别并试送流程中，普遍采用“合上负荷开关试送故障线路，当合到故障点后变电站内出线电源开关保护动作跳闸隔离故障”的操作方式。结合运行统计试送线路有30％的失败率，如果变电站电源开关保护发生故障造成保护拒动，将造成上级保护动作，造成停电范围的扩大化，并且反复地冲击故障点的送电行为将对电网设备和供电用户造成很大的电源冲击，影响供电可靠性。因此在电力单相或多相故障发生后，进行输电线路故障预判将大大降低电网事故扩大化的风险。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型考虑将当前普通的10kV、35kV配电线路主开关和线路分段开关改换为加装了针对接地故障具有判定功能的接地电流方向性判别开关，在发生接地故障时，可以迅速锁定故障点，瞬间隔离故障区间排除故障。同时，为实现电力故障的预判，本装置加装电力故障线上预判设备，可以通过远方遥控和遥调进行故障线路的预判工作。

本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种电网单相接地故障判别、隔离及综合故障预判装置，包括接地故障判断中心装置、单相及多相故障预判装置、输电线路开关组件及位于输电线路上的零序电压检测器和零序电流检测器，零序电压检测器和零序电流检测器输出端与接地故障判断中心装置连接，用于向其输入采集的零序电流和零序电压信号；接地故障判断中心装置输出端与输电线路开关组件连接，用于根据零序电流和零序电压的大小及其相角判断接地故障发生在电源侧或负荷侧并在判断为负荷侧故障时控制输电线路开关断开；还包括一独立电源和高压发生器，独立电源连接高压发生器，高压发生器输出端与单相及多相故障预判装置连接，为其提供高压电源，供其对故障线路进行高压充电预判，以判断故障线路的故障类型和是否具备试送能力；单相及多相故障预判装置与输电线路开关组件连接，用于在故障线路具备试送能力时闭合输电线路开关；接地故障判断中心装置、单相及多相故障预判装置通过通讯传输装置与电网调度自动化系统服务器连接，用于向该系统发送相关故障信号、开关动作信号及预判结果并接收系统发来的预判指令。

在配电线路上每个需要安装主开关和线路分段开关的位置均安装一个上述装置，代替原有开关的工作，该装置的零序电流检测器和零序电压检测器装在中性点不接地系统的线路上，负责检测线路中的零序电流和零序电压，将检测到的信号输入接地故障判断中心装置内。该装置对输入的零序电流和零序电压进行分析判断。由于零序电流是充电电流，正常情况下，零序电流相角超前零序电压90度(受泄露电流的影响，角度偏为60～85度)，接地故障判断中心装置内预存零序电流和零序电压的门槛值，当采集到的零序电流和零序电压大于门槛值，并且零序电流的相角超前零序电压0-90度时，判断为故障点在该装置内开关的电源侧，开关不动作，而一旦零序电流的相角超前零序电压180-270度时，则判断为故障点在开关的负荷侧，控制开关按相关保护定值时间启动动作，将故障线路隔离。

导致接地故障引起开关跳闸的原因有很多，有些故障可能只是瞬时发生，故障很快会自动排除。这种情况下，如果继续等待人工排除故障再送电，会影响供电效率。因此，本实用新型在该装置中设置综合故障预判装置，该装置由独立电源供电，并经高压发生器产生高压，高压发生器以类似摇表测试原理对故障线路提供相电压，以判断故障线路的故障类型和是否具备试送能力。调度员通过调度自动话系统和通讯传输装置对其进行远方遥控和遥调，对故障线路进行高压充电预判，如果预判能够进行送电，则进行一次开关的操作工作。如果预判不能送电，则进行人工排障。该装置联锁接入配电线路，一次开关与预控线路之间有隔离线路装置，不会对低压二次产生高压泄漏。

优选的，所述的零序电流检测器为零序电流互感器ZCT。

优选的，所述的零序电压检测器为零序电压互感器ZPD。

进一步，所述的独立电源由线上PT取电装置和太阳能电池组成。若线路停电时，可由太阳能电池供电。

进一步，所述的线上PT取电装置为电子式电压互感器。

优选的，所述的高压发生器为直流高压发生器。

本实用新型的使用可以在发生单相接地故障的瞬间，能够迅速定位故障点，并切除故障线路段，以保障大多数用户的正常供电；同时，在故障发生并隔离故障线路后，能对故障线路进行故障预判，并在具备试送电条件时及时送电，提高了送电的效率。

附图说明

图1是本实用新型的组成结构图；

图2是本实用新型方向性检测原理图；

图3是本实用新型接入输电线路后电网正常运行原理图；

图4是本实用新型接入输电线路后用户1内部故障开关动作原理图；

图5是本实用新型接入输电线路后线路L2段内故障开关动作原理图；

图6是本实用新型接入输电线路后线路L1段内故障开关动作原理图；

图中，ZCT、零序电流互感器，ZPD、零序电压互感器，R、接地故障判断中心装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施进行详细说明。

如图1所示，本实用新型所述的电网单相接地故障判别、隔离及综合故障预判装置内含两个判断系统，其一是单相接地故障判别及隔离系统，其二是综合故障预判系统。单相接地故障判别及隔离系统首先包括一用于执行判断控制功能的接地故障判断中心装置(即智能控制器)，另外还包括位于输电线路上的零序电流检测器、零序电压检测器和输电线路开关组件(参考图2)，零序电流检测器采用零序电流互感器ZCT，零序电压检测器采用零序电压互感器ZPD，两个检测器与接地故障判断中心装置的输入端连接，将采集到的线路上的零序电流和零序电压值传送给中心装置。接地故障判断中心装置输出端与输电线路开关的控制端连接。接地故障判断中心装置根据方向性检测原理(如图2)及方向性的相位特性(正常情况，零序电流相角超前零序电压60-85度)，判断故障点是在开关的负荷侧还是电源侧，只有认定为故障发生在负荷侧时，才向输电线路开关发送跳闸信号，将开关断开，切除开关之后的故障线路，从而尽可能缩小停电范围。接地故障判断中心装置还连接有一通讯传输装置，通过该装置将故障信号和开关动作信号传递给电网调度系统，供调度员及时查看故障信息，锁定故障点。

综合故障预判系统包括单相及多相故障预判装置及为其提供高压电源的独立电源和高压发生器，独立电源由线上PT取电装置和太阳能电池组成，其中线上PT取电装置采用电子式电压互感器，两电源形成互补，保证预判系统的电能供应。独立电源经高压发生器与单相及多相故障预判装置连接，为线路提供高电压。所述高压发生器采用直流高压发生器。单相及多相故障预判装置也与通讯传输装置连接，接受电网调度自动化系统的指令。故障发生后，调度员通过电网调度自动化系统对该装置进行遥控，接到预判指令后，高压发生器采用摇表测试原理对故障线路进行高压充电预判，如果预判能够进行送电，则闭合输电线路开关送电。单相及多相故障预判装置联锁接入输电线路，其操作控制不会对无故障线路产生影响，保证了输电线路的稳定运行。

图3-6为装入本实用新型所述装置后输电线路正常运行及各种故障类型下开关动作原理图。图中，各矩形框代表本实用新型内含的输电线路开关组件，分为设在架空线路上的线路分段开关K_分段和设在用户进线上的K_用户，空心矩形代表开关合入状态，实心矩形代表开关断开状态，L代表10kV架空线路，代表单相接地故障点。图4所示是在用户1进线上发生单相接地故障，离故障点最近的K_用户1检测到故障点位于其负荷侧，执行分闸动作，将该线路与主线路隔离，其他线路正常运行。图5所示是在架空线路L2上发生单相接地故障，K_分段3判断故障位于其电源侧，不动作，而K_分段2判断故障位于其负荷侧，执行分闸动作，将后面的线路与主线路隔离，前方线路正常运行。图6所示是在架空线路L1上发生单相接地故障，K_分段1检测到故障位于其负荷侧，执行分闸动作，将后方线路切除。由此，可保证切除最小范围的故障线路，保证其他线路的正常运行。