本实用新型涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种小电流接地选线系统。
背景技术：
小电流接地选线是一种电力行业使用的保护设备，适用于中性点经电阻或消弧线圈接地系统的单相接地选线，用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统，能够指示出发生单相接地故障的线路。电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有着密切的关系。但是，随着国民经济的不断发展，配电网规模日渐扩大，在配电网运行过程中，现有的小电流接地选线的配电网中单相接地故障多发，虽然规程允许故障情况下还可以继续运行一到两小时，但整个系统的非故障相电压升高至线电压，若不及时处理，极易造成相间短路，影响供电的可靠性。
技术实现要素：
本实用新型实施例的目的是提供一种小电流接地选线系统，能够实现模拟小电流接地选线时发生故障的实际运行工况，准确地反映出小电流接地选线的运行特性。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种小电流接地选线系统，包括：仿真模拟装置、接口设备、功率放大设备、继电器以及小电流接地选线装置，其中，
所述仿真模拟装置的输出端与所述接口设备的第一输入端连接，所述接口设备的输出端分别连接所述功率放大设备的输入端以及所述继电器的输入端；
所述功率放大设备的输出端与所述小电流接地选线装置的第一输入端连接；
所述继电器的输出端与所述小电流接地选线装置的第二输入端连接；
所述小电流接地选线装置的输出端与所述接口设备的第二输入端连接。
与现有技术相比，本实用新型实施例公开的一种小电流接地选线系统通过所述仿真模拟装置获取模拟电网，再通过所述功率放大设备对所述模拟电网输出的模拟信号进行处理后发送给所述小电流接地选线装置，通过所述继电器对所述模拟电网输出的数字信号进行处理后发送给所述小电流接地选线装置，以使所述小电流接地选线装置判断所述模拟电网的故障线路，并发送控制指令至所述模拟电网，所述模拟电网根据所述控制指令控制断路器切断所述故障线路。解决了现有技术中现有的小电流接地选线的配电网中单相接地故障多发，造成相间短路，影响供电的可靠性的问题，能够实现模拟小电流接地选线时发生故障的实际运行工况，准确地反映出小电流接地选线的运行特性。
作为上述方案的改进，所述小电流接地选线系统还包括仿真工作站，所述仿真工作站的输出端与所述仿真模拟装置的输入端连接。
作为上述方案的改进，所述接口设备包括模拟量输出接口板卡、数字量输出接口板卡以及数字量输入接口板卡。
作为上述方案的改进，所述继电器为端子式继电器。
作为上述方案的改进，所述功率放大设备为功率放大器，所述功率放大器包括前置放大单元、驱动放大单元以及末级功率放大单元。
作为上述方案的改进，所述小电流接地选线系统还包括报警设备，所述报警设备与所述仿真模拟装置连接。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统中接口设备的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的中性点不接地方式的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的中性点经消弧线圈接地方式的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的中性点经消弧线圈接地方式中消弧线圈的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的三相不平衡接地方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种小电流接地选线系统的结构示意图；包括：仿真模拟装置21、接口设备22、功率放大设备23、继电器24以及小电流接地选线装置25，其中，
所述仿真模拟装置21的输出端OUT2与所述接口设备22的第一输入端IN2连接，所述接口设备22的输出端OUT3分别连接所述功率放大设备23的输入端IN4以及所述继电器的输入端IN5；
所述功率放大设备23的输出端OUT4与所述小电流接地选线装置25的第一输入端IN6连接；
所述继电器24的输出端OUT5与所述小电流接地选线装置25的第二输入端IN7连接；
所述小电流接地选线装置25的输出端OUT6与所述接口设备22的第二输入端IN3连接。
优选的，所述小电流接地选线系统还包括仿真工作站26，所述仿真工作站26的输出端OUT1与所述仿真模拟装置21的输入端IN1连接。
优选的，参见图2，所述接口设备22包括模拟量输出接口板卡221、数字量输出接口板卡222以及数字量输入接口板卡223。
具体的，所述仿真模拟装置21的用于获取模拟电网，并使所述模拟电网根据控制指令控制断路器切断所述故障线路；其中，所述模拟电网为预先搭建的用于模拟实际电网运行工况的仿真电网；
具体的，所述接口设备22的第一输入端IN2用于接收所述仿真模拟装置21输出的模拟信号和数字信号，并通过所述接口设备22输出端OUT3将所述模拟信号发送给功率放大设备23，将所述数字信号发送给继电器24；其中，所述模拟量输出接口板卡221接收所述模拟信号并将所述模拟信号发送给所述功率放大设备23，所述数字量输出接口板卡222接收所述数字信号并将所述数字信号发送给所述继电器24，所述数字量输入接口板卡223接收用于控制所述模拟电网中断路器的控制指令。
具体的，所述功率放大设备23的输入端IN4用于接收所述模拟信号并将所述模拟信号进行放大，再将处理后的模拟信号发送给小电流接地选线装置25，所述功率放大设备23对所述模拟信号进行放大，由于接收的所述交流电压信号和所述电流信号很小，所述功率放大设备23能够将输出的所述模拟信号放大，以便更好的模拟实际小电流接地选线方式。
优选的，所述功率放大设备23为功率放大器，所述功率放大器包括前置放大单元、驱动放大单元以及末级功率放大单元。其中，所述前置放大单元起匹配作用；所述驱动放大单元起到桥梁作用，所述驱动放大单元将前置放大单元送来的电流信号作进一步放大；所述末级功率放大单元将所述驱动放大单元送来的电流信号形成大功率信号。
具体的，所述继电器24的输入端IN5接收所述数字信号并将所述数字信号进行耦合隔离，再将处理后的数字信号发送给小电流接地选线装置25，所述继电器24对所述数字信号进行耦合隔离，所述继电器24有着耦合隔离输入部分、驱动输出部分的功能，对所述小电流接地选线装置25起到控制、保护、调节和传递信息作用。优选的，所述继电器24可以是端子式继电器。
具体的，所述小电流接地选线装置25根据所述处理后的模拟信号以及所述处理后的数字信号判断所述模拟电网的故障线路、故障相别和故障类型，并发送控制指令至所述接口设备22，以使所述接口设备22将所述控制指令发送给所述仿真模拟装置21，从而所述仿真模拟装置21中的所述模拟电网根据所述控制指令控制断路器切断所述故障线路。优选的，所述控制指令为数字量信号。
所述模拟电网可以通过仿真模拟装置21获取，所述仿真模拟装置21能够记录所述模拟电网在小电流接地选线方式中运行时的实验数据和录波。所述仿真模拟装置21可以是RTDS(实时数字仿真仪)。
优选的，所述模拟电网可以通过电网的仿真工作站26搭建，优选的，所述仿真26工作站可以是计算机。所述模拟电网还可以在模拟的小电流接地选线方式中设置故障线路，以便于更为真实的模拟出实际的小电流接地选线方式。所述仿真工作站26还能够设置所述模拟电网的参数。所述仿真工作站26的显示界面上还可以显示所述仿真模拟装置21模拟的小电流接地选线方式中所述模拟电网发生接地故障的运行状态、波形等。具体的，所述仿真模拟装置21将仿真模拟出的模拟电网发生故障时的运行参数、波形等信息发送至所述仿真工作站26，通过所述仿真工作站26将这些信息显示出来，有利于人机交互。
优选的，所述模拟电网包括无穷大电源、变压器、母线、支路、负荷以及控制模块。优选的所述模拟电网的模拟接地方式包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、弧光接地方式以及三相不平衡接地方式。
当所述模拟电网的模拟接地方式为所述中性点不接地方式时，参见图3，包括母线Ia、母线IIa、无穷大电源V1、变压器T1、支路Tline以及负荷，其中，支路1、支路10以及支路14为架空线，支路5以及支路9为电缆，支路7以及支路15为架空线和电缆。所述模拟电网的母线与漏电电阻连接。当所述模拟电网连续故障时，所述漏电电阻起到快速恢复电压幅值和运行状态的作用，缩短故障后恢复时间，能够更好地模拟小电流接线方式的运行特性。
当所述模拟电网的模拟接地方式为所述中性点经消弧线圈接地方式时，参见图4，包括母线Ib、母线IIb、无穷大电源V2、变压器T2、支路Tline、负荷以及消弧线圈100，其中，支路1、支路10以及支路14为架空线，支路5以及支路9为电缆，支路7以及支路15为架空线和电缆。其中，所述经消弧线圈接地方式中的消弧线圈100包括电感L、电阻R以及阻尼开关S，所述消弧线圈100的结构可参见图5，所述电感L用于模拟调匝式消弧线圈的电感，所述电阻R用于模拟消弧线圈的等效损耗，优选的，所述电感L的大小可以根据所述模拟电网对接地电容的电流的大小以及脱谐度来确定。所述消弧线圈100采用感性电流比容性电流大于5A的过补偿方式，所述消弧线圈100的损耗取所述消弧线圈容量的1％。
在模拟中性点经消弧线圈接地方式时，对所述消弧线圈100采用的控制策略包括：故障开始时，所述消弧线圈100的控制单元检测到中性点电压超过30％相电压时，所述消弧线圈100发送动作信号控制所述阻尼开关S闭合，所述消弧线圈开始补偿。故障消除后，所述消弧线圈100的控制单元需要再次检测中性点电压的变化，只有在中性点电压低于30％相电压时，所述消弧线圈100的动作信号才会发出退出补偿的指令。
当所述模拟电网的模拟接地方式为所述弧光接地方式时，在故障位置接入一个可变电阻，采用可变电阻模拟电弧电阻，所述可变电阻是以电弧电流作为输出变量，以输出电弧电阻作为输出量。
当所述模拟电网的模拟接地方式为所述三相不平衡接地方式时，采用在任一相母线处连接一个接地电容，从而产生电压偏移量的方式来模拟三相不平衡，根据电容大小设定来三相不平衡的大小，能够检验所述小电流接地选线装置25在三相不平衡条件下运行的准确性。如图6所示，在所述三相不平衡接地方式中，包括A相、B相、C相以及接地电容C1，所述A相与所述接地电容C1的第一端连接，所述接地电容C1的第二端接地。
优选的，所述小电流接地选线装置25按照轮切功能控制所述断路器进行切断故障线路，所述轮切功能包括固定轮切模式和自动轮切模式，其中，所述固定轮切模式为按照预设的切断故障线路的顺序进行切断故障线路；所述自动轮切模式为先切断所述模拟电网中的架空线，再切断所述模拟电网中的电缆。
具体的，轮切功能是指在跳闸失败和保护灵敏度不足两种工况下，按照轮切策略模式来轮流切除线路直至切除故障线路。当线路处于跳闸失败的工况下时，可直接启动轮切功能来跳闸切除故障线路；当线路处于保护灵敏度不足的工况时，所述保护灵敏度不足指的是当所述小电流接地选线装置25的零序电压小于选线保护定值时的情况，可经延时来启动长时限的轮切功能，该功能可投退，延时时长可人工设定。优选的，所述轮切策略模式包括固定轮切模式和自动轮切模式，所述固定轮切模式是指按人工预设的切断故障线路的顺序进行切断故障线路；所述自动轮切模式是先切断所述模拟电网中的架空线，再切断所述模拟电网中的电缆，其中，同类型线路按所述小电流接地选线装置25统计的故障率由高到低排序进行轮切线路。
本实用新型在所述模拟电网中设置了选线跳闸失败或保护灵敏度不足的工况，当所述小电流接地选线装置25启动轮切功能后，每当一条线路的断路器因接收到所述小电流接地选线装置25的跳闸命令而跳开时，通过所述继电器24将该线路的所述断路器开关状态输出至所述小电流接地选线装置25，从而为轮切功能提供模拟条件。在本实施例中，设置故障的接地电阻使线路故障时的零序电压满足条件：选线保护定值大于零序电压，零序电压大于轮切定值。其中，所述选线保护定值为所述小电流接地选线装置25的启动电压，也就是当所述模拟电网发生单相接地故障时，能够使所述小电流接地选线装置25开始工作的最小电压；所述零序电压为所述小电流接地选线装置25采样的零序电压，确定所述小电流接地选线装置25是否启动；所述轮切定值是所述小电流接地选线装置25内部设定的一个门槛值，当所述选线保护定值大于所述零序电压，所述零序电压大于所述轮切定值时，所述小电流接地选线装置25就启动轮切功能。
优选的，所述小电流接地选线装置25按照后加速跳闸功能控制所述断路器切断故障线路，所述后加速跳闸功能为当所述模拟电网中的故障线路跳闸后，在预设时间内故障线路重新合闸时，所述小电流接地选线装置25控制所述断路器切断故障线路。本实用新型在所述模拟电网中设置了线路重新合闸的工况，即在所述小电流接地选线装置25将某一条线路跳闸后，所述模拟电网自动在该线路跳闸后的固定时间后重新合闸，并通过所述继电器24将线路的断路器的开关状态输出至所述小电流接地选线装置25，所述小电流接地选线装置25再判断是否满足后加速跳闸功能。在本实施例中，重新合闸的固定时间优选为1.5秒。
优选的，所述小电流接地选线系统还包括报警设备，所述报警设备与所述仿真模拟装置21连接。所述报警设备在所述仿真模拟装置21中的所述模拟电网发生线路故障时，发出报警信号以提示用户。
与现有技术相比，本实用新型实施例公开的一种小电流接地选线系统通过所述仿真模拟装置21获取模拟电网，再通过所述功率放大设备23对所述模拟电网输出的模拟信号进行处理后发送给所述小电流接地选线装置25，通过所述继电器24对所述模拟电网输出的数字信号进行处理后发送给所述小电流接地选线装置25，以使所述小电流接地选线装置25判断所述模拟电网的故障线路，并发送控制指令至所述模拟电网，所述模拟电网根据所述控制指令控制断路器切断所述故障线路。解决了现有技术中现有的小电流接地选线的配电网中单相接地故障多发，造成相间短路，影响供电的可靠性的问题，能够实现模拟小电流接地选线时发生故障的实际运行工况，准确地反映出小电流接地选线的运行特性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。