一种城轨中压系统单相接地故障线路识别方法及系统

本发明涉及一种单相接地故障线路识别方法及系统，尤其是一种采用接地变压器的城轨中压系统单相接地故障线路识别方法及系统。

背景技术：

在现有的电力系统中，如图3所示，t1为供电变压器，a、b、c为三相母线，f1、f2、……、fn-1、fn为引出线，c01、c02、……、c0n-1、c0n为对应线路的对地零序电容，rf为单相接地的过渡电阻，x0为接地变压器的零序阻抗，rn为接地限流电阻。

在正常运行时，由于abc三相平衡且对称，使得流过接地电容的电流相对较小，对系统的绝缘、设备的安全运行没有太严重的危害。一旦系统发生单相接地，将使得与母线相连的同一相的电压均被限制为故障电压，将使电力网络发生严重的非全相运行，因此在短时间内将故障线路确定并及时跳闸对于系统的可靠性和安全性意义重大。

技术实现要素：

发明目的：提供一种城轨中压系统单相接地故障线路识别方法及系统，能够对母线上各个分支线路是否存在单相接地故障进行识别判断，从而便于快速地将发生单相接地故障的分支线路从母线上断开，维持其他分支线路的正常运行。

技术方案：本发明所述的城轨中压系统单相接地故障线路识别方法，包括如下步骤：

步骤1，在母线上安装电压互感器来实时测量零序电压，在母线的各个分支线路上安装零序电流互感器来实时测量零序电流；

步骤2，将各个零序电流对应发送至各个功率方向识别装置，将实时测量的零序电压发送至每一个功率方向识别装置；

步骤3，由各个功率方向识别装置分别计算各个分支线路的实时零序功率，并判断各个分支线路的实时零序功率的方向，若某个实时零序功率方向为分支线路流向母线，则该分支线路存在单相接地故障。

作为方法的进一步方案，还包括如下步骤：

步骤4，功率方向识别装置向对应的且存在单相接地故障的分支线路上的断路器发送断开信号，使得该分支线路从母线上断开。

作为方法的进一步方案，功率方向识别装置为功率方向继电器和/或微机保护装置。

本发明还提供了一种城轨中压系统单相接地故障线路识别系统，包括电压互感器、各个零序电流互感器以及各个功率方向识别装置；

电压互感器用于安装在母线上，对母线的零序电压进行实时测量；

各个零序电流互感器用于分别安装在母线的各个分支线路上，对各个分支线路的零序电流进行实时测量；

各个功率方向识别装置均与电压互感器电连接，用于获取母线的零序电压；

各个功率方向识别装置还分别各个零序电流互感器电连接，用于获取各个分支线路的零序电流；

各个功率方向识别装置用于根据零序电压以及各个零序电流计算各个分支线路的实时零序功率，并判断各个分支线路的实时零序功率的方向，若某个实时零序功率方向为分支线路流向母线，则发出该分支线路存在单相接地故障的关断信号。

作为系统的进一步方案，还包括各个断路器；

各个断路器用于分别串联在各个分支线路上，用于根据关断信号对各个分支线路进行通断控制；

各个功率方向识别装置还分别与各个断路器电连接，用于在判断出存在单相接地故障时，将关断信号发送至对应的断路器。

作为系统的进一步方案，功率方向识别装置为功率方向继电器和/或微机保护装置。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用各个功率方向识别装置实时计算零序功率，并在判断零序功率的方向为分支线路流向母线时识别出该分支线路存在单相接地故障，从而便于快速地将发生单相接地故障的分支线路从母线上断开，维持其他分支线路的正常运行。

附图说明

图1为本发明的信号采集结构示意图；

图2为本发明的动作原理图；

图3为现有技术中的电力系统结构图；

图4为现有技术中的电力系统的单相零序电流系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

现有电力系统中，如图3和4所示，f1、f2、……、fn-1、fn为引出线，c01、c02、……、cn-1、cn为对应线路的对地零序电容，i01、i02、……、i0n-1、i0n、i0n为对应线路的对地零序电容，rf为单相接地的过渡电阻，x0为接地变压器的零序阻抗，rn为接地限流电阻，vf为虚拟的零序电压源。根据有序分量特点可知，只有故障线路的零序功率是流向母线的，其余的零序功率均为从母线流出，因此可以使用零序功率的方向来确定故障线路。

实施例1：

如图1和2所示，本发明公开的城轨中压系统单相接地故障线路识别方法，包括如下步骤：

步骤1，在母线上安装电压互感器来实时测量零序电压，在母线的各个分支线路上安装零序电流互感器来实时测量零序电流；

步骤2，将各个零序电流对应发送至各个功率方向识别装置，将实时测量的零序电压发送至每一个功率方向识别装置；

步骤3，由各个功率方向识别装置分别计算各个分支线路的实时零序功率，并判断各个分支线路的实时零序功率的方向，若某个实时零序功率方向为分支线路流向母线，则该分支线路存在单相接地故障。

利用各个功率方向识别装置实时计算零序功率，并在判断零序功率的方向为分支线路流向母线时识别出该分支线路存在单相接地故障，从而便于快速地将发生单相接地故障的分支线路从母线上断开，维持其他分支线路的正常运行。

作为方法的进一步方案，还包括如下步骤：

步骤4，功率方向识别装置向对应的且存在单相接地故障的分支线路上的断路器发送断开信号，使得该分支线路从母线上断开。

利用功率方向识别装置与对应的断路器联动控制，从而在识别出单相接地故障时及时地将该分支线路从母线上断开，维持其他分支线路的正常运行。

作为方法的进一步方案，功率方向识别装置为功率方向继电器和/或微机保护装置。可以采用功率方向继电器和微机保护装置同时安装，能够确保方法运行可靠性。

如图1和2所示，本发明公开的城轨中压系统单相接地故障线路识别系统包括：电压互感器、各个零序电流互感器以及各个功率方向识别装置；

电压互感器用于安装在母线上，对母线的零序电压进行实时测量；

各个零序电流互感器用于分别安装在母线的各个分支线路上，对各个分支线路的零序电流进行实时测量；

各个功率方向识别装置均与电压互感器电连接，用于获取母线的零序电压；

各个功率方向识别装置还分别各个零序电流互感器电连接，用于获取各个分支线路的零序电流；

各个功率方向识别装置用于根据零序电压以及各个零序电流计算各个分支线路的实时零序功率，并判断各个分支线路的实时零序功率的方向，若某个实时零序功率方向为分支线路流向母线，则发出该分支线路存在单相接地故障的关断信号。

作为系统的进一步方案，还包括各个断路器；

各个断路器用于分别串联在各个分支线路上，用于根据关断信号对各个分支线路进行通断控制；

各个功率方向识别装置还分别与各个断路器电连接，用于在判断出存在单相接地故障时，将关断信号发送至对应的断路器。

作为系统的进一步方案，功率方向识别装置为功率方向继电器和/或微机保护装置。可以采用功率方向继电器和微机保护装置同时安装，能够确保系统运行可靠性。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。