一种单相接地故障综合处理装置及处理方法与流程

1.本发明涉及电力安全设备技术领域，具体涉及一种单相接地故障综合处理装置及处理方法。


背景技术：

2.传统单相接地故障处理装置主要有消弧线圈、消弧柜、小电流接地选线装置等装置。
3.传统单相接地故障处理装置存在如下缺点：
4.(1)传统消弧线圈能降低故障点的故障电流数值，降低危害，但危害一直存在，只能让故障点带故障运行不超过2个小时。无法选线、无法判相、无法转移故障危害。
5.(2)传统消弧柜能转移故障点的故障危害，但容易判相错误，极易引起相间短路危害。因为对发生瞬间单相接地故障进行保护时，因瞬间接地会一闪而过，而此类装置一旦动作，则装置内对地形成了一个金属性接地，所以当瞬时接地过去后，又会通过此装置形成一个接地点。会存在故障相判断失误后导致将单相接地故障发展为相间接地故障。
6.(3)传统小电流接地选线装置选线准确率一般都达不到80％。


技术实现要素：

7.为了解决传统单相接地故障处理装置通过消弧柜转移故障点的故障危害，但容易判相错误，极易引起相间短路危害等技术问题，本发明提供一种单相接地故障综合处理装置及处理方法。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
9.一种单相接地故障综合处理装置，包括控制器、消弧线圈、电网单相接地故障选线装置以及电网故障金属性接地转移装置；
10.所述消弧线圈用于当电网发生单相接地故障后，在所述控制器的控制下，在第一预设时间内补偿所述电网的故障电流；
11.所述电网单相接地故障选线装置用于当所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后，在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相；
12.所述控制器用于判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，若所述电网的单相接地故障已经消失，则控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿，并停止所述电网单相接地故障选线装置；若所述电网的单相接地故障未消失，则控制所述电网故障金属性接地转移装置将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，并控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿；其中，所述第一预设时间大于或等于所述第二预设时间。
13.本发明的有益效果是：通过利用控制器判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，再进行故障电流的补偿以及电网单相接地故障选线工作，能够在发生瞬间单相接地故障进行保护时，不会因瞬间接地会一闪而过，就让装置内对地形成了
一个金属性接地，所以当瞬时接地过去后，不会立即对电网进行金属性接地，因此避免了将单相接地故障发展为相间接地故障的情况出现。同时，对消弧线圈补偿所述电网的故障电流也设置补偿持续时间即第一预设时间，并在当电网的故障接地相转移为金属性接地时切断补偿，弥补了传统消弧线圈仅仅能够降低故障点的故障电流数值，降低危害，但危害一直存在的缺陷。
14.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
15.进一步，所述第一预设时间为20秒，所述第二预设时间为10秒。
16.进一步，所述电网单相接地故障选线装置包括助选电流增量装置；
17.所述控制器还用于在所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后采集电网的零序电流，得到电网各个相的初始零序电流值；
18.所述控制器还用于得到所述初始零序电流值后，控制所述助选电流增量装置；
19.所述助选电流增量装置用于在所述控制器的控制下向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流；
20.所述控制器还用于在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值；
21.所述控制器还用于将发生单相接地故障的电网各个相对应的初始零序电流值与对应的助选增量电流值进行比较，并指定初始零序电流值与对应的助选增量电流值相差较大的相为电网的故障接地相。
22.采用上述进一步方案的有益效果是，通过向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流，单相接地故障发生时，故障线路采集来的零序电流值的变化量容易受到各种因素的干扰造成失真，所以通过助选电流增量装置来提供一个助选电流信号，由于只有故障线路接地，助选电流增量装置也对地导通，所以只有故障线路才能流过助选电流信号，不会受到各种因素的干扰，通过比较接入助选电流信号前后的零序电流值大小就能够准确判断出故障线路，解决了传统小电流选线只依赖系统零序电流变化值，变化值很小，不能准确提供选线数据的问题。
23.进一步，所述控制器还具体用于在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，延时采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到所述组选零序电流值。
24.采用上述进一步方案的有益效果是，由于有些地方需要选线的开关柜距离助选电流增量装置较远，当发生故障时，助选电流还未流到故障点，选线控制器就已经采集完了故障信息，造成没采到助选信号，所以通过设置延时采集，能够解决其助选电流传输需要耗时而影响采集准确性的问题
25.进一步，所述电网故障金属性接地转移装置用于在所述控制的控制下，在第三预设时间内将所述电网的故障接地相转移为金属性接地。
26.采用上述进一步方案的有益效果是，通过让金属性接地在第三预设时间内完成，能够为控制器提供判断电网是否为瞬时单相接地的时间。
27.为了解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：
28.一种单相接地故障综合处理方法，包括如下步骤：
29.当电网发生单相接地故障后，消弧线圈在控制器的控制下，在第一预设时间内补偿所述电网的故障电流；
30.当所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后，电网单相接地故障选线装置在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相；
31.判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，若所述电网的单相接地故障已经消失，则所述控制器控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿，并停止所述电网单相接地故障选线装置；若所述电网的单相接地故障未消失，则所述控制器控制所述电网故障金属性接地转移装置将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，并控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿；其中，所述第一预设时间大于或等于所述第二预设时间。
32.进一步，所述第一预设时间为20秒，所述第二预设时间为10秒。
33.进一步，电网单相接地故障选线装置在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相，具体包括如下步骤：
34.利用所述控制器采集电网的零序电流，得到电网各个相的初始零序电流值；
35.得到所述初始零序电流值后，利用所述控制器控制助选电流增量装置；
36.在所述控制器的控制下，利用所述助选电流增量装置向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流；
37.在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，利用所述控制器采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值；
38.利用所述控制器将发生单相接地故障的电网各个相对应的初始零序电流值与对应的助选增量电流值进行比较，并指定初始零序电流值与对应的助选增量电流值相差较大的相为电网的故障接地相。
39.进一步，利用所述控制器采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值，具体包括如下步骤：
40.利用所述控制器延时采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到所述组选零序电流值。
41.进一步，所述控制器控制所述电网故障金属性接地转移装置将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，具体包括如下步骤：
42.在所述控制的控制下，所述电网故障金属性接地转移装置在第三预设时间内将所述电网的故障接地相转移为金属性接地。
附图说明
43.图1为本发明实施例中一种单相接地故障综合处理装置的电气原理图；
44.图2为本发明实施例中一种单相接地故障综合处理方法的流程框图。
具体实施方式
45.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
46.实施例1
47.如图1所示，本实施例提供一种单相接地故障综合处理装置，包括控制器、消弧线圈、电网单相接地故障选线装置以及电网故障金属性接地转移装置；
48.所述消弧线圈用于当电网发生单相接地故障后，在所述控制器的控制下，在第一预设时间内补偿所述电网的故障电流；
49.所述电网单相接地故障选线装置用于当所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后，在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相；
50.所述控制器用于判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，若所述电网的单相接地故障已经消失，则控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿，并停止所述电网单相接地故障选线装置；若所述电网的单相接地故障未消失，则控制所述电网故障金属性接地转移装置将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，并控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿；其中，所述第一预设时间大于或等于所述第二预设时间。
51.其中，所述第一预设时间为20秒，所述第二预设时间为10秒。
52.所述电网单相接地故障选线装置包括助选电流增量装置；所述控制器还用于在所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后采集电网的零序电流，得到电网各个相的初始零序电流值；所述控制器还用于得到所述初始零序电流值后，控制所述助选电流增量装置；所述助选电流增量装置用于在所述控制器的控制下向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流；所述控制器还用于在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值；
53.所述控制器还用于将发生单相接地故障的电网各个相对应的初始零序电流值与对应的助选增量电流值进行比较，并指定初始零序电流值与对应的助选增量电流值相差较大的相为电网的故障接地相。
54.所述控制器还具体用于在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，延时采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到所述组选零序电流值。由于有些地方需要选线的开关柜距离助选电流增量装置较远，当发生故障时，助选电流还未流到故障点，选线控制器就已经采集完了故障信息，造成没采到助选信号，所以通过设置延时采集，能够解决其助选电流传输需要耗时而影响采集准确性的问题
55.所述电网故障金属性接地转移装置用于在所述控制的控制下，在第三预设时间内将所述电网的故障接地相转移为金属性接地。通过让金属性接地在第三预设时间内完成，能够为控制器提供判断电网是否为瞬时单相接地的时间。
56.具体地，所述助选电流增量装置包括接地变压器tm、第五隔离刀闸qs5、第六隔离刀闸qs6、第七隔离刀闸qs7、可控硅触发器、可调电阻器xkz以及电流互感器1ct；第五隔离刀闸qs5、第六隔离刀闸qs6、第七隔离刀闸qs7分别用于控制电网的a相、b相、c相与接地变压器tm的输入端之间的导通与切断，可控硅触发器是一种三相通用型可控硅触发器是通过调整可控硅的导通角来实现电气设备的电压电流功率调整的一种移相型的电力控制器，其核心部件采用国外生产的高性能、高可靠性的军品级可控硅触发专用集成电路，包括高压可控硅vs和可控硅触发盒vsk，是通过调整高压可控硅vs的导通角来实现助选电流增量装置的电压电流功率，在选线控制器的控制下，可控硅触发盒vsk用于控制高压可控硅vs进行导通角调整，可调电阻器xkz用于在选线控制器的控制下改变阻值，从而改变助选电流增量装置的电流大小，第一电流互感器1ct用于检测助选电流增量装置所提供的助选增量电流的大小。
57.具体地，电网故障金属性接地转移装置，包括第一交流接触器zkj1、第二交流接触器zkj2、第三交流接触器zkj3、第四交流接触器zkj4、缓冲电阻hrc、电流互感器3ct、第一熔断器fu1、第二熔断器fu2、第三熔断器fu3、第一隔离刀闸qs1、第二隔离刀闸qs2以及第三隔离刀闸qs3；所述第一隔离刀闸qs1的一端与所述电网的a相电连接，所述第一隔离刀闸qs1的另一端与所述第一熔断器fu1的一端电连接；所述第二隔离刀闸qs2的一端与所述电网的b相电连接，所述第二隔离刀闸qs2的另一端与所述第二熔断器fu2的一端电连接；所述第三隔离刀闸qs3的一端与所述电网的c相电连接，所述第三隔离刀闸qs3的另一端与所述第三熔断器fu3的一端电连接。
58.具体地，所述第一熔断器fu1的另一端与所述第一交流接触器zkj1常开触头的一端电连接，所述第二熔断器fu2的另一端与所述第二交流接触器zkj2常开触头的一端电连接；所述第三熔断器fu3的另一端与所述第三交流接触器zkj3的常开触头的一端电连接。第一交流接触器zkj1、第二交流接触器zkj2、第三交流接触器zkj3以及第四交流接触器zkj4均受控制器控制。
59.所述第一交流接触器zkj1常开触头的另一端、所述第二交流接触器zkj2常开触头的另一端、所述第三交流接触器zkj3的常开触头的另一端以及所述第四交流接触器zkj4的常开触头的一端均与所述缓冲电阻hrc的一端电连接，所述第四交流接触器zkj4的另一端与所述缓冲电阻hrc的另一端电连接，所述缓冲电阻hrc的另一端接地。所述电流互感器3ct的一端与所述缓冲电阻hrc的另一端电连接，所述电流互感器3ct的另一端接地。通过设置缓冲电阻hrc，让第一交流接触器zkj1或第二交流接触器zkj2或第三交流接触器zkj3接通的时候产生的瞬时降低电流，防止防止上电时候电流过大损坏元件。同时当电流稳定之后，可通过第四交流接触器zkj4将缓冲电阻hrc短接，实现了电网故障下的金属接地。通过设置电流互感器3ct能够将交流电路中的大电流转换为一定比例的小电流，以供测量和继电保护之用。通过设置熔断器，当电流超过一定数值时，熔断器会产生热量使其熔体熔化，从而断开电流，达到保护的效果。通过设置隔离刀闸能够在紧急情况下能够手动切断金属接地线路。
60.消弧线圈包括一端与变压器tm的输出端电连接的第四隔离刀闸qs4，第四隔离刀闸qs4的另一端分别连接避雷器f、电压互感器tv以及磁控式消弧线圈lp的一端，磁控式消弧线圈lp的另一端连接电流互感器2ct的一端，电流互感器2ct的另一端接地，磁控式消弧线圈lp的控制端连接控制器，利用控制器控制磁控式消弧线圈lp的磁导率。需要注意的是本发明中的控制器可以借用电网控制系统中的控制器也可以是配设的嵌入式系统或者plc控制器。
61.本发明实施例本通过利用控制器判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，再进行故障电流的补偿以及电网单相接地故障选线工作，能够在发生瞬间单相接地故障进行保护时，不会因瞬间接地会一闪而过，就让装置内对地形成了一个金属性接地，所以当瞬时接地过去后，不会立即对电网进行金属性接地，因此避免了将单相接地故障发展为相间接地故障的情况出现。同时，对消弧线圈补偿所述电网的故障电流也设置补偿持续时间即第一预设时间，并在当电网的故障接地相转移为金属性接地时切断补偿，弥补了传统消弧线圈仅仅能够降低故障点的故障电流数值，降低危害，但危害一直存在的缺陷。通过向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流，单相接地故障发生时，故障线
路采集来的零序电流值的变化量容易受到各种因素的干扰造成失真，所以通过助选电流增量装置来提供一个助选电流信号，由于只有故障线路接地，助选电流增量装置也对地导通，所以只有故障线路才能流过助选电流信号，不会受到各种因素的干扰，通过比较接入助选电流信号前后的零序电流值大小就能够准确判断出故障线路，解决了传统小电流选线只依赖系统零序电流变化值，变化值很小，不能准确提供选线数据的问题。
62.实施例2
63.如图2所示，基于实施例1，本实施例提供一种单相接地故障综合处理方法，包括如下步骤：
64.当电网发生单相接地故障后，消弧线圈在控制器的控制下，在第一预设时间内补偿所述电网的故障电流；
65.当所述消弧线圈补偿所述电网的故障电流后，电网单相接地故障选线装置在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相；
66.判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预设时间内是否消失，若所述电网的单相接地故障已经消失，则所述控制器控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿，并停止所述电网单相接地故障选线装置；若所述电网的单相接地故障未消失，则所述控制器控制所述电网故障金属性接地转移装置在5秒内将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，并控制所述消弧线圈取消对所述故障电流的补偿；其中，所述第一预设时间大于或等于所述第二预设时间；所述第一预设时间为20秒，所述第二预设时间为10秒。
67.当工作人员消除电网故障之后，让上述单相接地故障综合处理装置停止工作。
68.电网单相接地故障选线装置在所述控制器的控制下，选出所述电网的故障接地相，具体包括如下步骤：
69.利用所述控制器采集电网的零序电流，得到电网各个相的初始零序电流值；
70.得到所述初始零序电流值后，利用所述控制器控制助选电流增量装置；
71.在所述控制器的控制下，利用所述助选电流增量装置向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流；
72.在向发生单相接地故障的电网注入助选增量电流后，利用所述控制器采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值；
73.利用所述控制器将发生单相接地故障的电网各个相对应的初始零序电流值与对应的助选增量电流值进行比较，并指定初始零序电流值与对应的助选增量电流值相差较大的相为电网的故障接地相。
74.利用所述控制器采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到组选零序电流值，具体包括如下步骤：
75.利用所述控制器延时采集发生单相接地故障的电网各相的零序电流，得到所述组选零序电流值。
76.所述控制器控制所述电网故障金属性接地转移装置将所述电网的故障接地相转移为金属性接地，具体包括如下步骤：
77.在所述控制的控制下，所述电网故障金属性接地转移装置在第三预设时间内将所述电网的故障接地相转移为金属性接地。第三预设时间为5秒。
78.本发明实施例本通过利用控制器判断所述电网所发生的单相接地故障在第二预
设时间内是否消失，再进行故障电流的补偿以及电网单相接地故障选线工作，能够在发生瞬间单相接地故障进行保护时，不会因瞬间接地会一闪而过，就让装置内对地形成了一个金属性接地，所以当瞬时接地过去后，不会立即对电网进行金属性接地，因此避免了将单相接地故障发展为相间接地故障的情况出现。同时，对消弧线圈补偿所述电网的故障电流也设置补偿持续时间即第一预设时间，并在当电网的故障接地相转移为金属性接地时切断补偿，弥补了传统消弧线圈仅仅能够降低故障点的故障电流数值，降低危害，但危害一直存在的缺陷。通过助选电流增量装置，解决了传统小电流选线只依赖系统零序电流变化值，变化值很小，不能准确提供选线数据的问题。通过多次连续采集零序电流值，解决了间歇性接地时选线装置无法同步采集故障线路数据的问题。通过延时采集注入助选电流后的零序电流值，解决了故障线路与助选电流增量装置较远，造成的选线装置漏采助选电流信号的问题。通过线序控制器控制助选电流增量装置注入助选电流，解决了因故障类型不同造成的助选电流增量装置电流不稳定的问题。
79.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的构思和原则之内，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。