用于电力系统接地故障的高速试拉策略及试拉电路拓扑的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电力系统接地故障的高速试拉策略及试拉电路拓扑，本发明或在变电站母线上装设采样/录波装置，或采用已有的二次线路对母线电压的采样；观察或录制线路切除前后某时间内母线电压波形，利用波形特征来判断是否属于故障线路；如此做法可以采用机械或电力电子开关将线路断开设定时间，或在这段设定的停电时间内采用微机即时判断即时切除，或在停电时间以后人工观测录制的波形以判断是否属于故障线路；所以停电延迟时间dt就可以设定的相当短，可以设定为能够区分故障的最短时间；此外，本发明提出采用电力电子开关进行高速试拉，进一步缩短了试拉的时间；仿真表明：能显著减小试拉造成的停电，且使得停电时间基本小于欠、失压脱口装置保护跳闸时间，欠、失压脱口装置基本不动作，基本解决供电延迟问题。
【专利说明】用于电力系统接地故障的高速试拉策略及试拉电路拓扑
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子开关投切和电力系统接地故障处理，具体说是电力电子开关 投切线路和接地故障高速查找。
【背景技术】
[0002] 在10kV电网小电流接地系统中，单相接地是一种常见的故障，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，系统可运行1?2h，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，由于非故障相电压升高，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。
[0003] 在接地选线的过程中，都要通过试拉确定接地线路，但是试拉结果不一定理想，主 要原因如下所述：
[0004] 1、小电流接地选线准确率与接地方式密切相关
[0005] 小电流接地选线主要是依据通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大， 利用这一原则区分出故障和非故障线路，从而选出单相接地线路目前辖区内装设选线装 置。由于受到CT误差、信号干扰，以及线路长短，消弧线路补偿等因素的影响，通过小电流 接地选线装置查找出来的线路比例较低，特别是针对装设消弧线圈的变电所，由于通过消 弧线圈补偿接地电容电流，使接地电流变得很小，电弧可白行熄灭，虽然提高了供电可靠性 指标，防止了部分接地点事故扩大化，但因故障线接地电容电流被过补偿，使保护装置很难 根据零序电流的变化查找故障线路，从而降低接地选线装置的正确性。表1是嘉兴某供电 分局的接地选线情况表，表1中的两个数据反映了这一情况。
[0006] 表 1
[0007]
【权利要求】
1. 一种采用电力电子开关器件进行高速试拉的电路拓扑，高速试拉拓扑分为通过变压 器接入和直接接入两种，通过变压器接入，其特征在于：变压器原边串联接入供电线路，变 压器副边跨接电力电子开关器件，电力电子开关器件接通则供电线路接通，电力电子开关 器件关断则供电线路关断，包括采用晶闸管作为电力电子开关电路的通过变压器接入电路 拓扑：桥式晶闸管开关拓扑、带直流电感的桥式晶闸管开关拓扑、接入一次侧的正反晶闸管 拓扑、单相桥式晶闸管开关拓扑； 桥式晶闸管开关拓扑，其特征在于：A、B、C相绕组是变阻抗变压器的绕组，原边串联接 入供电线路；晶闸管组成整流桥，晶闸管1、晶闸管2串联组成第一个桥臂，连接点处为第一 个中间节点；晶闸管3、晶闸管4串联组成第二个桥臂，连接点处为第二个中间节点；晶闸管 5、晶闸管6串联组成第三个桥臂，连接点处为第三个中间节点，三个桥臂并联后两头短接 作为D相，三个中间节点引出分别连接到A、B、C相绕组的副边，绕组的另一边与D相连接； 带直流电感的桥式晶闸管开关拓扑，其特征在于：与桥式晶闸管开关拓扑的区别在于 增加了由晶闸管D7、D8组成的桥臂，其中间节点作为D相且桥臂两端跨接直流电感L; 接入一次侧的正反晶闸管拓扑，其特征在于：A、B、C相绕组是变阻抗变压器的绕组，原 边串联接入供电线路；晶闸管1 (可看作两个晶闸管反向并联）具有正反向的半控特性，晶 闸管1跨接在A相绕组副边，同理，晶闸管2、3类似连接； 单相桥式晶闸管开关拓扑，其特征在于：A相绕组是变阻抗变压器的绕组，原边串联接 入供电线路；晶闸管1和晶闸管2串联作为一个桥臂，两晶闸管连接点作为中间节点；晶闸 管3和晶闸管4串联作为另一个桥臂，两晶闸管连接点作为另一个中间节点；两桥臂并联 后，或两端短接，或直流电感并联续流二极管后跨接在桥臂两端；A相绕跨接在两桥臂的中 间节点上。
2. -种采用电力电子开关器件进行高速试拉的电路拓扑，高速试拉拓扑分为通过变压 器接入和直接接入两种，直接接入，其特征在于：电力电子开关器件串联接入供电线路，利 用电力电子开关的开关特性，代替灭弧开关快速地关断或接通供电线路，包括采用晶闸管 作为电力电子开关电路的直接接入电路拓扑：直接接入的晶闸管试拉电路拓扑、带保护开 关的直接接入的晶闸管试拉电路拓扑、单相桥式晶闸管开关拓扑； 直接接入的晶闸管试拉电路拓扑，其特征在于：两晶闸管反向并联成为双向晶闸管，双 向晶闸管直接串联在供电线路中； 带保护开关的直接接入的晶闸管试拉电路拓扑，其特征在于：双向晶闸管并联保护开 关后直接串联在供电线路中； 单相桥式晶闸管开关拓扑，其特征在于：晶闸管1和晶闸管2串联作为一个桥臂，两晶 闸管连接点作为中间节点；晶闸管3和晶闸管4串联作为另一个桥臂，两晶闸管连接点作为 另一个中间节点；两桥臂并联后，或两端短接，或直流电感并联续流二极管后跨接在桥臂两 端；桥臂中间节点直接串联接入供电线路。
3. -种高速试拉的直流侧GTO的二极管桥拓扑，其特征在于：二极管Dl、D2串联组成 整流桥臂，桥臂两端为直流侧，D1、D2连接点为中间节点，引出作为A相，同理二极管D3、D4， D5、D6,D7、D8组成三个整流桥臂，中间节点分别引出作为B、C、D相；四个桥臂的直流侧并 联；电容C和电阻R并联后与晶闸管G1串联为一体，GTO或IGBT与体并联为一块，二极管 D9与电感L并联为一组，组和块串联后跨接在直流侧，A、B、C、D四相采用变阻抗变压器接 入电路，变压器原边串联接入供电线路，变压器副变为星形接线，D相与变压器副边中性点 等电位；晶闸管G1可替换为机械开关。
4. 一种用于选线试拉带保护开关的直接接入拓扑，其特征在于，电力电子开关与保护 开关并联后接入供电线路；保护开关合闸时旁路电力电子开关，保护开关跳闸，电力电子开 关投入运行。
5. -种用于高速试拉的电力电子开关的叠拓扑，其特征在于：N为正整数，或采用N个 参数接近的电力电子开关串联；或采用将N个电力电子开关的管芯（电力电子半导体芯 片）按叠拓扑集中封装在一个模组内的方式，采用叠拓扑结构的开关替换原有电力电子开 关；或采用叠拓扑结构的开关替换原有电力电子开关后成为新拓扑，将新拓扑集中封装在 一个模组内。
6. -种高速试拉的策略，其特征在于包括如下步骤： 步骤1 :录波/采样设备开始对母线电压高速采样 步骤2 :切除试拉序位表上第n条线路（n为正整数）；试拉序位表将各出线按照出现接 地故障的可能性降序排列，最可能出现接地故障的排第一，第二位次之，以此类推，末位是 最不可能出现接地故障的线路 步骤3 :若不采用双电气指示，则跳过此步骤；或通过采样出线开关电流，采样值确为0 作为电气指示；或在灭弧开关装设弧光探头，弧光消失作为电气指示，根据电气指示确定线 路是否已切除 步骤4 :等待dt时刻，dt时刻取大于或等于能够区分故障的最短时间 步骤5 :若离线处理，则跳过此步骤；微机比对切除线路前后的电压采样值，提取特征 量，根据特征量判断：若所切线路属于故障线路，则线路停役并跳到步骤7 步骤6:恢复线路的供电 步骤7 :录波/采样设备停止采样 步骤8 :若采用微机即时处理，则跳过此步骤；比对切除线路前后的电压采样值，提取 特征量，根据特征量判断：若所切线路属于故障线路，则线路停役。
7. -种用于10kV及以上电压等级开关电气指示的弧光探测器，其特征在于，所述 探测器的探头是光导型探测器、光敏二极管、结型光敏二极管、PIN光敏二极管、光电 倍增管或雪崩光敏二极管，以及多个探头集成在一块芯片上的集成电路探测器，包括： CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)和CCD(ChargeCoupledDevice)图像 传感器。
【文档编号】H02H7/26GK104377666SQ201310375317
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】刘晓博 申请人:刘晓博