一种并联中电阻智能投切装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及并联中电阻技术领域，特别是一种并联中电阻智能投切装置及其控制方法。


背景技术：

2.我国中低压电网通常采用中性点不接地或者经消弧线圈接地的接地方式。中性点接地方式的选择关系到供电可靠性、设备安全和人身安全等多方面的问题。
3.采用中性点经消弧线圈接地的方式，当系统发生单相接地故障时，消弧线圈的电感电流补偿了故障点的电容电流，既能使故障点的接地电弧易于熄灭，又能避免接地电弧的重燃并使之彻底熄灭，限制了接地电流和电弧的电动力、热效应等对设备、系统的破坏作用，保证了系统供电可靠性、设备和人身安全。与此同时，由于消弧线圈的补偿作用大幅减小了故障线路的故障电流和故障特征，进一步降低了小电流接地选线装置的选线准确率。
4.中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时，非故障相对地电压将从相电压升高为线电压，给电缆和设备绝缘带来巨大的压力。电网极易出现因系统单相接地、非故障相对地电压升高，未及时隔离故障点，长时间运行导致电缆绝缘击穿发生电缆沟起火燃烧，进一步引发大面积停电和更大的设备损失。
5.当前消弧线圈并联中电阻主要用于配合小电流接地选线装置的中电阻选线法。但是，现有中电阻通常仅具有一个固定的阻值，当故障点过渡电阻偏大时，即使投入中电阻，故障线路的故障电流仍然过小，故障特征不明显，仍会降低小电流接地选线装置的选线准确率。
6.现有中电阻投切装置无在线自检功能，仍然需要人工进行检修，费时费力且需要消弧线圈停电，影响电网的供电可靠性。另外，现有中电阻大多采用机械开关进行投切，投切时间难以准确控制，极易发生中电阻因长时间流过故障电流未及时切除而烧毁的问题，且烧毁后如不及时发现，则影响下次的选线准确率。
7.综上所述，在中性点经消弧线圈接地系统中，当系统发生单相接地时，中电阻投入的阻值是否合适、故障点的过渡电阻大小、中电阻的性能好坏以及中电阻投切时间等问题都将影响到小电流接地选线装置的选线准确率，进一步影响到故障隔离的时间以及电网供电的质量和供电可靠性。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种并联中电阻智能投切装置及其控制方法，具备并联中电阻在线自诊断、故障告警和投入中电阻阻值的自适应能力，在减少中电阻运行维护工作量的同时，提升中电阻运行的可靠性、中电阻接地选线方法的抗过渡电阻能力和准确性。
9.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种并联中电阻智能投切装置，包括一个智能控制器及与该智能控制器连接的一个中电阻投入回路、一个中电阻自检回路、一个转换开关sw、一个用于采集母线电压的零序电压分量的电压互感器、一个用于采集流过中电
阻的零序电流的电流互感器。
10.在本发明一实施例中，所述智能控制器包括用于接入220v直流电源作为智能控制器的控制器直流电源接点、用于启动小电流接地选线装置选线功能的选线信号输出接点、用于输出24v直流电源作为中电阻自检回路电源的直流电源输出接点、与电压互感器连接用于采集母线电压的零序电压分量的零序电压采样接点、与电流互感器连接用于采集流过中电阻的零序电流的零序电流采样接点、与转换开关sw连接用于控制转换开关不同触点闭合的转换开关sw控制接点、用于控制基于igbt的电子开关分合的电子开关控制接点。
11.在本发明一实施例中，中电阻投入回路包括6个电子开关和6个阻值均为r的相同电阻，其中，r1、r2、r3串联形成电阻串1，r4、r5、r6串联形成电阻串2，电阻串1和电阻串2并联形成中电阻；电子开关1控制r1、r2、r3接入一次回路；电子开关2控制r2、r3接入一次回路；电子开关3控制r3接入一次回路；电子开关4控制r4、r5、r6接入一次回路；电子开关5控制r5、r6接入一次回路；电子开关6控制r6接入一次回路；通过控制6个电子开关的通断，控制变换接入一次回路的中电阻的阻值，可变换的阻值分别为3r、2r、1.5r、1.2r、r、0.75r、0.67r、0.5r；电子开关1、电子开关2、电子开关3、电子开关4、电子开关5、电子开关6与电子开关控制接点连接。
12.在本发明一实施例中，控制器直流电源接点、转换开关sw的2-3接点、中电阻、电流互感器以及零序电流采样接点构成中电阻自检回路。
13.在本发明一实施例中，中电阻工作时具备三个状态，分别是中电阻投入状态、中电阻自检状态以及中电阻切除状态；通过控制转换开关sw的不同接点导通，使中电阻处于不同工作状态；当切换转换开关sw触点1-3导通时，将中电阻接入一次回路中，此时中电阻处于投入状态将消弧线圈旁路；当切换转换开关sw触点2-3导通时，此时中电阻自检回路接通，处于自检状态，用于检测中电阻性能好坏；当切换转换开关sw触点4-3导通时，此时中电阻处于切除状态。
14.在本发明一实施例中，电压互感器与零序电压采样接点连接。
15.在本发明一实施例中，电流互感器与零序电流采样接点连接。
16.本发明还提供了一种并联中电阻智能投切装置的控制方法，采用如上所述装置，中电阻自检回路自检逻辑如下：
17.步骤s1、当中电阻自检回路导通，中电阻处于自检状态；首先闭合电子开关1，将r1、r2、r3接入中电阻自检回路中；通过电流互感器测量回路电流是否等于u
dc
/3r；若等于则认为r1、r2、r3三个电阻均完好；断开电子开关1，跳过步骤s2-步骤s4，转到步骤s5；
18.步骤s2、若步骤s1中电流互感器测量的电流不等u
dc
/3r，说明r1、r2、r3三个电阻中存在损坏；此时断开电子开关1，闭合电子开关2，将r2、r3接入中电阻自检回路中；通过电流互感器测量回路电流是否等于u
dc
/2r；若等于则认为r1损坏，r2、r3两个电阻均完好；今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关1，不再投入电阻r1；断开电子开关2，跳过步骤s3-步骤s4，转到步骤s5；
19.步骤s3、若步骤s2中零序ct测量的电流不等u
dc
/2r，说明r2、r3两个电阻中存在损坏；此时断开电子开关2，闭合电子开关3，将r3接入中电阻自检回路中；通过电流互感器测量回路电流是否等于u
dc
/r；若等于则认为r2损坏，r3电阻完好；今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关1和电子开关2，不再投入电阻r1和r2；断开电子开关3，跳过步骤s4，转到步骤
s5。
20.步骤s4、若步骤s3中零序ct测量的电流不等u
dc
/r，说明r3电阻存在损坏；此时断开电子开关3；今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关1、电子开关2和电子开关3，不再投入电阻串1；
21.步骤s5、类似步骤s1-步骤s4，检查电阻串2中的r4、r5、r6三个电阻的好坏并在投切逻辑中闭锁对应的电子开关，不再投入损坏的电阻。
22.在本发明一实施例中，智能控制器通过电压互感器采集母线3u0电压，当采集的零序电压大于门槛值um时，将启动中电阻投入逻辑。
23.在本发明一实施例中，中电阻投入逻辑具体如下：
24.(1)、首先投入中电阻当前可投入的最大阻值rmax，最大阻值rmax通过中电阻自检回路自检逻辑已经自动记录中电阻当前可投入的阻值并进行排序，并通过电流互感器测量中电阻通过的零序电流；当零序电流大于设定的门槛值im时，闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能；
25.(2)、若步骤(1)中电流互感器测量到的零序电流小于设定的门槛值im；则智能控制器将根据投入的最大阻值rmax、最大阻值投入后测量到的零序电流以及设定的门槛值im，自动从中电阻当前可投入的阻值中选择最优阻值投入，并闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能；
26.(3)、若通过计算，所计算的最优阻值超出中电阻当前可投入的阻值范围，则自动选择当前可投入阻值的最小值投入，并闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能。
27.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明具备并联中电阻在线自诊断、故障告警和投入中电阻阻值的自适应能力，在减少中电阻运行维护工作量的同时，提升中电阻运行的可靠性、中电阻接地选线方法的抗过渡电阻能力和准确性。
附图说明
28.图1为本发明一种并联中电阻智能投切装置原理框图。
29.图2为本发明一实施例的并联中电阻智能投切装置原理图。
具体实施方式
30.下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
31.如图1所示，本发明一种并联中电阻智能投切装置，包括一个智能控制器及与该智能控制器连接的一个中电阻投入回路、一个中电阻自检回路、一个转换开关sw、一个用于采集母线电压的零序电压分量的电压互感器、一个用于采集流过中电阻的零序电流的电流互感器。
32.如图2所示，本实施例提供了一种并联中电阻智能投切装置，包含一个智能控制器、一个中电阻投入回路、一个中电阻自检回路、一个转换开关sw、一个电压互感器(pt)和一个电流互感器(ct)。
33.进一步的，智能控制器包含控制器直流电源接点(用于接入220v直流电源作为智能控制器装置电源)、选线信号输出接点(用于启动小电流接地选线装置选线功能)、直流电
源输出接点(用于输出24v直流电源作为中电阻自检回路电源)、零序电压采样接点(用于采集母线电压的零序电压分量)、零序电流采样接点(用于采集流过中电阻的零序电流)、转换开关sw控制接点(用于控制转换开关不同触点闭合)、电子开关控制接点(用于控制基于igbt的电子开关的分合)。
34.进一步的，中电阻工作时具备三个状态，分别是中电阻投入状态、中电阻自检状态以及中电阻切除状态。通过控制转换开关sw的不同接点导通，使中电阻处于不同工作状态。当切换开关触点1-3导通时，将中电阻接入一次回路中，此时中电阻处于投入状态将消弧线圈旁路；当切换开关触点2-3导通时，此时中电阻自检回路接通，处于自检状态，用于检测中电阻性能好坏；当切换开关触点4-3导通时，此时中电阻处于切除状态。
35.进一步的，中电阻投入回路包含6个基于igbt的电子开关和6个阻值相同电阻(阻值为r)，r1、r2、r3串联形成电阻串1，r4、r5、r6串联形成电阻串2，电阻串1和电阻串2并联形成中电阻。电子开关t1控制r1、r2、r3接入一次回路。电子开关t2控制r2、r3接入一次回路。电子开关t3控制r3接入一次回路。电子开关t4控制r4、r5、r6接入一次回路。电子开关t5控制r5、r6接入一次回路。电子开关t6控制r6接入一次回路。通过控制6个电子开关的通断，可以控制变换接入一次回路的中电阻的阻值，可变换的阻值分别为3r、2r、1.5r、1.2r、r、0.75r、0.67r、0.5r。
36.进一步的，中电阻自检回路包括直流电源输出接点(输出电压为24v)、转换开关sw的2-3接点、中电阻、零序ct以及智能控制器的零序电流采样接点。
37.进一步的，中电阻自检逻辑如下：
38.步骤1：当中电阻自检回路导通，中电阻处于自检状态。首先闭合电子开关t1，将r1、r2、r3接入自检回路中。通过零序ct测量回路电流是否等于u
dc
/3r。若等于则认为r1、r2、r3三个电阻均完好。断开电子开关t1，跳过步骤2-步骤4，转到步骤5。
39.步骤2：若步骤1中零序ct测量的电流不等u
dc
/3r，说明r1、r2、r3三个电阻中存在损坏。此时断开电子开关t1，闭合电子开关t2，将r2、r3接入自检回路中。通过零序ct测量回路电流是否等于u
dc
/2r。若等于则认为r1损坏，r2、r3两个电阻均完好。今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关t1，不再投入电阻r1。断开电子开关t2，跳过步骤3-步骤4，转到步骤5。
40.步骤3：若步骤2中零序ct测量的电流不等u
dc
/2r，说明r2、r3两个电阻中存在损坏。此时断开电子开关t2，闭合电子开关t3，将r3接入自检回路中。通过零序ct测量回路电流是否等于u
dc
/r。若等于则认为r2损坏，r3电阻完好。今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关t1和电子开关t2，不再投入电阻r1和r2。断开电子开关t3，跳过步骤4，转到步骤5。
41.步骤4：若步骤3中零序ct测量的电流不等u
dc
/r，说明r3电阻存在损坏。此时断开电子开关t3。今后在投入中电阻时，将闭锁电子开关t1、电子开关t2和电子开关t3，不再投入电阻串1。
42.步骤5：类似步骤1-步骤4，检查电阻串2中的r4、r5、r6三个电阻的好坏并在投切逻辑中闭锁对应的电子开关，不再投入损坏的电阻。
43.进一步的，智能控制器通过pt采集母线3u0电压，当采集的零序电压大于门槛值um时，将启动中电阻投入逻辑。
44.中电阻投入逻辑如下
45.步骤1：首先投入中电阻当前可投入的最大阻值r
max
(日常通过智能控制器自检回
路，在逻辑中已经自动记录中电阻当前可投入的阻值并进行排序)，并通过零序ct测量中电阻通过的零序电流。当零序电流大于设定的门槛值im时，闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能。
46.步骤2：若步骤1中零序ct测量到的零序电流小于设定的门槛值im。则智能控制器将根据投入的最大阻值r
max
、最大阻值投入后测量到的零序电流以及设定的门槛值im，自动从中电阻当前可投入的阻值中选择最优阻值投入，并闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能。
47.步骤3：若通过计算，所计算的最优阻值超出中电阻当前可投入的阻值范围，则自动选择当前可投入阻值的最小值投入，并闭合选线信号输出接点，启动小电流接地选线装置的选线功能。
48.上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
49.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。