专利名称：单相接地故障选线的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及小电流接地选线技术，具体涉及一种单相接地故障选线的装置及其方法。
背景技术：
小电流接地系统的单相接地故障选线是长期困扰电力系统的一个难题，在发生单 相接地后快速正确地选出接地线路对电力系统安全运行起着重要的作用。准确的接地选线 方法和接地选线保护装置，对电力系统具有重要的贡献及时准确的判断和有选择性的切 除接地故障，实现接地故障的选择性动作，限制系统带单相接地故障运行，减少单相接地故 障的持续时间，保障系统的安全运行；降低系统的操作过电压水平，使弧光接地等过电压的 存在时间减少；降低设备绝缘污闪事故率，降低形成两相异地短路和相间直接短路的机会； 能尽量减少对用户的停电时间，保持供电的连续性，从而减少用户因停电造成的损失，提高 服务水平。自微机型选线装置投入运行以来，很多企业、科研单位先后提出了多种选线原理， 并研制了基于这些选线原理的多种产品，但这些产品的选线准确性还比较低，不能满足配 电自动化发展的要求。因此，自动选线技术没有得到广泛的应用，又退回到原始的手动逐条 线路拉线的选线方式。在谐振接地系统中，系统电容电流较大时选线准确度较高，但电容电流较小时选 线准确度低。与此相关的是，一般金属性接地时选线准确度较高(接地电流较大)，而高阻 接地时(接地电流较小)选线准确度低。中性点经消弧线圈接地的配网当发生单相接地故 障时，接地线路电量特征根据消弧线圈补偿方式的不同而表现出不同的特征，并且会出现 接地线路与非接地线路具有相同电量特征的情况(如消弧线圈过补情况下)，使得多个选 线原理已不再适用。如何解决单相接地故障选线问题成为谐振接地方式能否被广泛应用的 关键。因此开发一种可靠性、准确性高的小电流选线装置具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种单相接地故障选线 的装置，主要应用于谐振接地系统，该装置不受系统电容电流大小、接地类型等因数的影 响，克服了现有系统运行方式、接地电流小等问题，能够可靠、准确地选出接地故障线路。本发明的另一目的是提供单相接地故障选线的方法。本发明的首要目的是通过以下技术方案实现的单相接地故障选线的装置，其特 征在于包括自动选线装置；装设在系统中性点的、在收到自动选线装置发出的扰动命令 后对系统零序回路发出扰动的扰动源；装设于各线路上的、与自动选线装置连接的、用于对 扰动后零序回路电流进行采样的零序电流互感器。所述扰动源为在系统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。
本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的单相接地故障选线的方法，包括 以下步骤Si、系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器采集各线路扰动 前的零序电流；S2、通过自动选线装置控制扰动源在接地过程中改变系统零序阻抗，从而造出扰 动；
S3、扰动源造出扰动后，自动选线装置再采集各线路扰动后的零序电流，计算出扰 动前、后的各线路零序电流差值△ Itl,并根据零序电流差值Δ ο对各线路进行排序，扰动 前、后零序电流差值最大的线路即为故障线路。在上述的单相接地故障选线的方法中，执行步骤S3后还执行步骤S4、选出故障线路后通过开关量输入输出模块、通信模块将线路号发出或上传。本发明的基本原理是在系统中性点装设扰动源，当系统发生单相接地后，通过装 设于各线路的零序CT(电流互感器)采集各线路的零序电流，然后控制扰动源在接地过程 中短时小范围改变系统零序阻抗，扰动源的扰动方式有通过消弧线圈小范围改变补偿度， 或者采用短时投切电阻、投切电容器等；造出扰动后，再采集各线路的零序电流，然后求出 各线路在扰动前后零序电流的变化量，其中最大者即为接地故障线路。因为它等于扰动前 后扰动电流的改变值，而其他线路基本不变。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果原理简单明了，确定接地故障线 路的判据不是绝对值，而是相对值，即零序电流的变化量，与零序电流互感器的极性无关， 也避免了零序电流互感器和测量回路误差及背景干扰等因素的影响，在系统不同电容电流 大小、各种接地类型等条件下均能准确选线，提高了灵敏度及可靠性；在消弧线圈接地系统 中不影响消弧线圈补偿，消弧补偿与选线并行，并可多次校核选线结果。
图1是本发明的结构示意图；图2是数据采集模块结构示意图；图3是主控模块及与外围模块连接的结构示意图；图4是线路单相接地时零序电流分布图；图5是以消弧线圈作扰动源选线的原理示意图；图6是线路零序电流波形图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例如图1所示，本发明单相接地故障选线的装置，包括依次连接的零序CT (电流互感 器)、自动选线装置、扰动源。其中零序CT装设于各线路上，在系统发生单相接地后完成对 各线路零序电流的采样，并将采样信号送到自动选线装置。自动选线装置包括主控模块3、 电源模块4，以及分别与主控模块3连接的数据采集模块1、时间模块6、开关量输入输出模块2、通讯模块7、显示和键盘控制模块5，数据采集模块1接收零序CT的采样信号，开关量 输入输出模块2与扰动源连接；电源模块4分别与自动选线装置的其余各模块相连接，给它 们供电，且按实际情况可选220V或IlOV输入(交直流通用)。扰动源装设在系统中性点， 并受控于自动选线装置，接收到自动选线装置中通过开关量输入输出模块2发出的扰动命 令后对系统零序回路发出扰动，并将扰动确认信号通过开关量输入输出模块2回复给自动 选线装置；自动选线装置收到扰动确认信号后，通过零序CT完成扰动后零序回路电流的采 样、计算。具体实现时，扰动源可以是在系统中性点装设的可调电感(如消弧线圈)、可短时 投切电阻或可短时投切电容(即可控制投入或切除退出的电阻、电容，待选出线路后，马上 将其切除)等。如图2所示，所述数据采集模块1主要包括依次连接的电流互感器、放大回路与A/ D转换芯片，电流互感器在系统正常运行时采集的40路模拟信号经放大回路进入A/D转换 芯片，在A/D转换芯片输出端以并行总线方式与主控模块3的输入端连接。如图3所示，所述主控模块3主要包括DSP处理器、CPLD(ComplexProgrammable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)、看门狗，DSP处理器通过总线分别与CPLD、看门狗连 接；主控模块通过光电隔离与开关量输入输出模块相连，通过总线分别与数据采集模块、显 示键盘控制模块、通信模块相连。本发明单相接地故障选线的方法，包括如下步骤 A、系统正常运行时，自动选线装置实时采集各线路的零序电流。B、系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器采集各线路扰动前 的零序电流。C、通过自动选线装置控制扰动源在接地过程中改变系统零序阻抗，从而造出扰 动；如控制消弧线圈小范围改变补偿度、短时投切电阻、短时投切电容等方法都可实现扰动 的目的；扰动维持的时间可根据自动选线装置可靠采样扰动后的零序电流所需时间来确 定，一般每次扰动维持2 3个工频周波即可。如图4所示，扰动源与接地点形成零序电流 回路，即经过扰动源的零序电流Ix通过接地点流回系统，因此扰动源的扰动对有接地故障 点的故障线路II产生的影响最大、对非故障线路I基本无影响，两线路零序电流波形如图6 所示。D、扰动源造出扰动后，自动选线装置再采集各线路扰动后的零序电流，计算出扰 动前、后的各线路零序电流差值△ Itl,并根据零序电流差值Δ ο对各线路进行排序，扰动 前、后零序电流差值最大的线路即为故障线路。图5是以消弧线圈作为扰动源实现接地故障选线的原理图。假设接地发生后消弧 线圈的补偿度由η点变化到m点，补偿的感性电流由U扰动前)调节到IJ (扰动后)， 这样给系统造出了一个扰动量Δ^= IfIJ，消弧线圈对非故障线路零序电流的影响即 图中b点到a点，Δ Ioh = I0a-I0b ^ O ；对故障线路零序电流的影响即d点到c点，Δ I0f = Iod-Ioc ^ Δ 由于Δ Icif > Δ Icih,故可以判断出AIci*最大的线路即为发生接地的线路。Ε、选出故障线路后通过开关量输入输出模块、通信模块将线路号发出或上传。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
单相接地故障选线的装置，其特征在于包括自动选线装置；装设在系统中性点的、在收到自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰动的扰动源；装设于各线路上的、与自动选线装置连接的、用于对扰动后零序回路电流进行采样的零序电流互感器。
2.根据权利要求1所述的单相接地故障选线的装置，其特征在于所述扰动源为在系 统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。
3.单相接地故障选线的方法，其特征在于包括以下步骤51、系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器采集各线路扰动前的 零序电流；52、通过自动选线装置控制扰动源在接地过程中改变系统零序阻抗，从而造出扰动；53、扰动源造出扰动后，自动选线装置再采集各线路扰动后的零序电流，计算出扰动 前、后的各线路零序电流差值△ 10，并根据零序电流差值ΔΙΟ对各线路进行排序，扰动前、 后零序电流差值最大的线路即为故障线路。
4.根据权利要求3所述的单相接地故障选线的方法，其特征在于所述扰动源为在系 统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。
5.根据权利要求3所述的单相接地故障选线的方法，其特征在于执行步骤S3后还执行 步骤`54、选出故障线路后通过开关量输入输出模块、通信模块将线路号发出或上传。
全文摘要
本发明提供单相接地故障选线的装置及其方法，其装置包括自动选线装置，装设在系统中性点的、在收到自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰动的扰动源，以及装设于各线路上的、与自动选线装置连接的、用于对扰动后零序回路电流进行采样的零序电流互感器。本发明不受系统电容电流大小、接地类型等因数的限制，能可靠、准确的选出接地故障线路。
文档编号H02H7/26GK101865967SQ20101020335
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者余怀林, 姜新宇, 陆国庆 申请人:广州智光电气股份有限公司