CN101813735B

CN101813735B - 一种配电系统接地检测装置接地故障判别方法

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Publication number: CN101813735B
Application number: CN2009100465544A
Authority: CN
Inventors: 艾德跃
Original assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101813735A

Abstract

一种配电系统接地检测装置故障判别方法，解决现有的检测装置检测不方便简捷、不适应多种电力系统使用的问题，本发明装置包括采集、处理被测馈线零序电流的信号采集处理显示装置及其电源电路组成，其中：信号采集处理显示装置包括分别对n个不同量程的被测零序电流进行信号测量的n组相同结构的采集处理显示装置；电源电路可以选择市电电源与电池电源。本发明方法包括：对系统零序电流进行估算；利用本发明的配电系统接地检测装置对馈线零序电流进行测量；确认及消除故障线路。本发明可使运行人员在短时间内便捷、安全、准确地检测到发生接地故障的馈线，适用于多种电力系统使用。

Description

一种配电系统接地检测装置接地故障判别方法

技术领域

本发明涉及一种配电系统接地检测装置及利用该检测装置对配电系统接地故障进行判别的方法，属于电力检测领域。

背景技术

IT接地系统是指变压器中性点不直接接地的系统，俗称小电流接地系统。该形式的接地系统一般应用在110KV以下的高电压供电系统，在380V供电系统中很少使用。但是，现在有些工矿企业在只供三相交流动力负载的380V配电系统中，采用了IT接地系统，即将变压器的中性点对地悬空，变压器的零线不引出，动力负载所需的单相控制电源通过380V/220V隔离变压器取得。

IT接地系统发生单相接地故障时，流入故障点的零序电流为该配电系统各线路的分布电容电流总和，需要通过零序电流检测等手段寻找故障馈线，通过拉开故障馈线的开关将故障点隔离，以保障整个配电系统的安全。因此，如何快捷地查找出故障馈线对配电系统的安全供电至关重要。目前，高电压供电系统的零序电流检测技术比较成熟，一般采用固定式馈线零序电流互感器以及零序电流选测装置在线检测接地故障馈线。而380V配电系统的零序电流检测技术则存在着比较大的问题，这是因为，与高电压供电系统不同的是，工矿企业的380V配电系统往往存在规模小、馈电回路少、电缆线路短、分布电容电流小等特点，故存在分布电容电流与不平衡电流难以区分、接地故障馈线与非接地故障馈线难以区分等问题。当系统发生接地故障时，若使用普通的钳形电流表检测零序电流，根本无法实现故障馈线的判别。因此，当IT方式的380V配电系统发生单相接地故障时，以目前的技术，往往只有采取逐路试拉馈线的方法查找故障馈线。即按馈线的重要性程度，以重要性最低至重要性最高的顺序逐路拉开故障系统的各路馈线开关。当拉开某个馈线开关后，发现接地故障信号消失，那就可以判断接地故障发生在与最近拉开的开关相连接的馈线。这种传统的故障馈线查找方法是以生产线停机为代价的，再加上采用排除法查找故障馈线，不仅费时费力、有时还会给生产的连续性带来重大影响。如果故障同时发生在两个或两个以上的馈线上时，采取排除法来查找接地故障，查找的难度更大、对供电可靠性的影响更大。

因此，要提供一套能使380V三相不接地配电系统的零序电流进行方便简捷、准确度高的检测，并能适应各种配电系统规模使用、价格低廉的配电系统接地检测装置以及利用该装置进行接地故障判别的方法是业内当务之急。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种配电系统接地检测装置及其接地故障判别方法，该装置能够检测380V三相不接地配电系统零序电流，检测方便简捷并且准确度高、并能适应各种系统规模使用，此外，利用该装置可在不中断馈线运行的状态下在线查找接地故障馈线以进行故障判别。

本发明的目的是这样实现的：

一种配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于包括以下流程：

S1，对系统零序电流进行估算，包括以下步骤：

S101，统计运行中的各馈线的回路数以及长度；

S102，对各馈线的材质是架空线敷设还是电缆敷设进行判断；

S103，估算由电缆敷设的运行中的各馈线的零序电流I_C1；

S104，估算由架空线敷设的运行中的各馈线的零序电流I_C2；

S105，估算运行中的各馈线零序电流总和I_C总，I_C总＝I_C1+I_C2；

S106，将上述I_C总与20mA定值进行比较；

S107，当I_C总＜20mA时，在发生故障的配电系统中，根据需要有选择性地将原先停用的馈线投入运行，并回到S102，直到满足I_C总≥20mA条件；

S2，利用所述配电系统接地检测装置对馈线零序电流进行测量，包括以下步骤：

S201，选择被测线路；

S202，对被测线路正在运行的各馈线的零序电流I_C进行估算，如果被测线路为电缆敷设的，I_C＝I_C1，估算由电缆敷设的运行中的各馈线零序电流I_C1；如果被测线路为架空线敷设的，I_C＝I_C2，估算由架空线敷设的运行中的各馈线零序电流I_C2；

S203，根据I_C值，选择所述配电系统接地检测装置中所对应的检测量程的信号采集处理显示装置进行被测线零序电流信号的测量；

S204，所述配电系统接地检测装置对被测线路零序电流信号进行数据处理及显示被测零序电流实际检测值I_C实；

S3，确认及消除故障线路，包括以下步骤：

S301，当I_C总≥20mA时，判别系统总的零序电流估算值I_C总与被测线路零序电流实际检测值的比值k是否小于或等于1.2；

S302，如果比值k小于或等于1.2，便可确认被测线路发生了接地故障；

S303，停用发生故障的被测线路，将对应故障线路的电源开关拉闸；

S304，系统接地故障再判别；

S305，如果上述S302中k＞1.2或S304中系统接地故障仍存在，则重复上述S2及S3的流程，检测其他线路环节；

S306，如果整个系统故障消除，检测结束。

本发明的有益效果：

由于本发明的配电系统接地检测装置中零序电流互感器采用钳口式结构，检测零序电流时可以无需停用被测馈线，只要打开零序互感器钳口，使零序互感器的钳口大于被测馈线电缆的直径便可以套住电缆，使被测馈线内的零序电流通过零序互感器的铁芯，然后采用弹簧紧固夹夹紧零序电流互感器的钳口便可以检测零序电流，从而避免了停产检测零序电流，实现了在线检测零序电流。

本发明采用的零序电流互感器二次额定值分别为三种量程。按不同的配电系统运行方式选择相应的量程，以实现精确地检测零序电流。

由于零序电流互感器的出线端与数据处理电路的连接采用弹簧插销与插口连接，避免了接线工序，减少接触电阻，并延长使用次数，从而使得微弱信号可以不失真的传输到数据处理电路中。使用十分方便、可靠、安全、省时。

本装置在整个检测及故障查找过程中，无需对生产线采取停机措施，也无需与一次回路及二次回路有电气连接，安全系数较高。

本发明装置是一种以微处理器、信号采集及数字处理等技术为基础的自动检测装置，具有体积小，集成度高等特点，还具有使用方便、参数精确、误差小、重复性好等优点。本检测装置符合电子工业部标准GB6587.1《电子检测装置器环境试验总纲》中的第II组要求，额定使用条件。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明检测装置的面板图；

图2为本发明检测装置的结构示意图；

图3为本发明检测装置中的电流检测电路结构示意图；

图4为本发明检测装置中的数据处理电路结构示意图；

图5为本发明检测装置中的显示电路结构示意图；

图6为本发明检测装置中的运行指示电路结构示意图；

图7为本发明检测装置中的电源电路结构示意图；

图8为利用本发明的装置对IT方式配电系统接地故障进行判别的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的一种配电系统接地检测装置及故障判别方法的具体实施方式进行详细说明。

参见图1，图1是一种配电系统接地检测装置的面板图。

本发明在面板14上置有以下部件：

用于n个量程(本实施例采用n＝3)的n个零序电流采集器(本实施例分别为量程1mA～20mA的零序电流采集器1；量程20mA～200mA的零序电流采集器2；量程200mA～1000mA的零序电流采集器3)，用于适应不同配电系统的三相馈线中的零序电流采集。

电池盒4，用于放置数节电池，作为本装置的电池电源。

2个电源指示灯5，用于指示检测装置电源的种类以及状态，其中一个为市电电源指示灯501，另一个为电池电源指示灯502。

n个量程显示盘(本实施例分别为：20mA量程显示盘6，200mA量程显示盘7，1000mA量程显示盘8)，内置发光二极管，用于显示不同量程下的零序电流检测数据。每个量程显示盘旁边设有以下部件(图1仅标注了1000mA量程显示盘8旁边设有的各部件的附图标记，其余的附图标记省略)：零序电流输入插口9，用于该量程的被测零序电流信号的输入；量程控制开关508，用于该量程的电源控制。信号指示灯401，用于该量程的运行状态显示。

装置电源总开关506，该开关为三位选择开关，用于启动检测装置电源。放在中间位置时，电源被切断，其他两个位置分别接通市电电源或电池电源。

本发明的所有部件均安放或固定在箱体12内，内部采用绝缘材料将检测电路与箱体12外部隔离，提高系统安全性。

如图1所示，上述面板上部件全部安装在1个手提箱内，手提箱具有用于携带的提手13、安放或固定上述部件的箱体12以及外露上述部件的面板14。箱体12的内部采用绝缘材料将检测电路与箱体外部隔离，提高系统安全性。所述手提箱为铝合金金属材质，提手13安装于箱体12的一侧中间部位，提手的两侧对称地安装一副锁扣17。面板14安装于箱内右侧，采用绝缘板材质，面板14上安装了3个量程显示盘6、7、8，分别对应20mA，200mA，1000mA这3个量程的零序电流值显示。每个量程显示盘的左侧安装了零序电流输入插口9、量程控制开关508和信号指示灯401。箱内的左侧设置了n个木质方盒18(本实施例为3个)，供安放零序n个电流采集器1、2、3。箱内左侧的上部空间15，放置装置的备用电源线，电源线型号规格为VVR 2×1，用于检测地点距电源较远场合。箱内左侧的下部空间16内安装了1个交流稳压电源，箱内右侧绝缘面板14的下部从左至右分别放置了所述电源总开关506、2个电源指示灯501和502以及1个电池盒4。

参见图2，图2所示本发明的检测装置的结构示意图。如图2所示本发明的检测装置由采集被测馈线600零序电流信号并对该信号进行处理及显示的信号采集处理显示装置700，以及对该信号采集处理显示装置700供应电源的电源电路500组成。

所述信号采集处理显示装置700包括分别对n个不同量程的被测零序电流进行信号测量的n组相同结构的采集处理显示装置，本实施例采用3个量程，分别为1mA～20mA，20mA～200mA，200mA～1000mA(以下简称20mA，200mA，1000mA 3个量程)，即本实施例中采集处理显示装置700共有3组，每组装置包括以下部件：

采集被测馈线600零序电流信号的电流检测电路100n，分别与电流检测电路100n连接的用于信号处理的数据处理电路200n、用于显示被测零序电流值的数据显示电路300n、用于指示装置运行状态的运行指示电路400n。下面对组成每组信号采集处理显示的上述各电路的结构进行详细说明。

参见图3，图3所示本发明的检测装置中的零序电流检测电路100n的结构图，所述电流检测电路100n的结构包括：零序电流互感器101(如图1所示，本实施例中电流互感器101分别为备有20mA，200mA，1000mA 3个不同量程的3个零序电流互感器1、2、3，每个零序电流互感器101的内孔、外径、厚度分别为60.0mm、112.0mm、24.5mm)；一根与零序电流互感器101连接的检测线102，所述检测线102的一端与零序电流互感器101的二次侧输出线焊接，另一端分别与两个检测插头1021、1022焊接，检测插头1021、1022作为电流检测电路100n的输出端，输出被测的零序电流；1个备用的弹簧紧固夹103，其封口1031采用优质弹簧，通过扳手1032打开封口1031，弹簧紧固夹103以及备用电池平时放置在箱盖内侧的布质资料袋内。

所述零序电流互感器101采用钳口型的零序电流互感器，精度等级为0.2级，采用环氧树脂灌封，外壳材料为PBT/ABS塑胶。使用时通过两个钳口1011及钳颈1012套住被测馈线600(如图2所示，被测馈线600此处成为零序电流互感器101的一次侧电路)。

零序电流互感器101的两个钳颈1012中的一个其一端采用轴1013固定，另一个的一端可以绕轴1013呈120°分开或闭合，使用时处于闭合状态，此时采用弹簧夹103将两个钳口1011紧固，以减小磁阻。

检测插头1021、1022采用弹簧插销结构。检测线102的型号为28AWG。

由于本发明采用了开口式钳型结构零序电流互感器，因此能方便地在线检测运行馈线的零序电流。

零序电流互感器101的工作原理是，检测零序电流时，将被测馈线600的三相导线同时穿过零序电流互感器101的铁心窗口(即，将被测馈线600放置在两个钳颈1012内)。当被测馈线没有发生接地故障时，流过零序电流互感器101铁心窗口的三相电流基本平衡，三相电流之和基本为零，此时，零序电流互感器101的二次输出值为被测馈线的不平衡电流和被测馈线的分布电容电流，其值比较小，一般为数十毫安。当被测馈线600发生一相接地时，流过零序电流互感器101铁心窗口的电流为整个配电系统的零序电流总和，其值大小与配电系统电压等级、馈线的类型、馈线的长度以及正在运行中的配电系统规模有关，其数值较大，一般为数百毫安，远远大于非故障馈线的零序电流。因此，可以很准确地判断被测馈线是否发生接地故障。

由于零序电流互感器101采用钳口型的结构，检测零序电流时可以无需停用被测馈线，只要打开零序互感器101的钳口，使其钳口开度大于被测馈线电缆的直径便可以套住电缆，实现了在线检测零序电流的目的。

本发明实施例采用的零序电流互感器二次额定值分别为20mA、200mA和1000mA三种。所述额定值远小于普通的零序电流互感器的额定值，这样可以精确地检测零序电流，因为，当运行中的配电系统的规模十分小时，流过故障馈线零序电流(即整个配电系统的零序电流)与非故障馈线的零序电流互感器差别不大，很难区分，如果量程大的话根本无法判断线路是否发生故障。

参见图4，图4所示本发明检测装置的数据处理电路200n的原理图，所述数据处理电路200n的结构包括：与所述电流检测电路100n的输出端连接的整流滤波器201，与整流滤波器201的输出端连接的比较放大器202，与比较放大器202的输出端连接的模数转换器203，与模数转换器203的输出端连接的微处理器204。

所述整流滤波器201对所述电流检测电路100n输出的被测零序电流进行整流滤波，该整流滤波器201是由两个电阻和两个电容构成的低通滤波器组成(未图示)，其作用为滤去输入信号中的高次谐波分量，其中，一个电阻和一个电容组成一个低通滤波电路，采用两个低通滤波电路连接，可增大滤波效果。由于谐波频谱分析可知，电源系统的干扰大部分是高次谐波，因此，采用低通滤波器使50HZ基波通过，滤去高次谐波，以改善电源波形，用来保证电源供电的稳定性，防止电源系统过压或欠压，有利于系统的可靠。因此，低通滤波器将直接关系到电源的稳定性。低通滤波有较好的共模，差模的衰减性，较小的泄漏电流；能有效地抑制线与线，线与地之间的EMI噪声干扰。在低电压下，当滤波电路载有大电流时，采用电容构成的网络。此外，由于电流检测电路100n的输出端是采用弹簧插销结构的检测插头1021、1022，因此，整流滤波器201的输入端的结构就要采用与该插头对应的插口9(如图1所示)，采用插头连接插口的方式可以避免了接线工序，检测插头1021、1022采用弹簧插销的目的是为了通过弹簧的强度来保障接触的良好性，插销表面镀铜，减少接触电阻，并延长使用次数，从而使得微弱信号可以不失真的传输到数据处理电路中。作业时只要将检测插头1021、1022插入对应的零序电流输入插口9即可，十分方便、可靠、安全、省时。

所述比较放大器202的输入端与整流滤波器201的输出端连接，该比较放大器202为集成放大芯片，其型号为LM324，包括四个独立的，高增益，含有内部频率补偿的运算放大器，并且可以单电源工作。

所述模数转换器203输入端与比较放大器202的输出端连接，模数转换器203采用的型号为AD7927，其作用是将由电流检测电路100检测到的零序电流的模拟信号转换成数字信号，并将数据发送给微处理器204进行数据处理。从而实现高精度检测、高精度显示。AD7927模数转换器包含了一个低噪声，高带宽跟踪和保持放大器和12位高速低功耗8通道的逐次逼近模数转换器，AD7927的输入信号是模拟量以电压的形式给出，与参考电压比较后判断进行模数转换，经过转换后输出的是数字信号，以整数的形式显现。在工作过程中实时处理超过8KHz输入频率的采样信号。转换过程和数据采集使用SPI串行总线与微处理器通信。

所述微处理器204的型号采用SEP3203，其作用是控制模数转换器203中A/D转换芯片工作并接受从A/D转换来的零序电流数据，然后对该数据进行处理运算，并将运算结果输出到外部的数据显示电路300，显示检测到的零序电流的结果。该SEP3203是采用了由英国ARM公司提供的ARM7TDMI处理器内核，整个芯片可以稳定运行在75MHz，从而可实时计算出从模数转换器203传送过来的采样信号基频分量。SEP3203支持全双工的SPI协议，可用于微处理器与上述AD7927通信；并且内嵌20Kb零等待的静态存储器(SRAM)，用于存放核心数据，系统设计的功耗和成本低。在本系统中SEP3203微处理器负责对整个系统进行控制协调，在整个系统中处于核心地位。

参见图5，图5所示本发明检测装置的数据显示电路300n原理图，所述数据显示电路300n包括：与数据处理电路200n的输出端连接的移位寄存器芯片301和与移位寄存器芯片301连接的4个共阴式8段数码式发光二极管(LED)302，该发光二极管302置于图1所示面板上的量程显示盘8内。所述移位寄存器芯片301采用美国国家半导体公司的74HC595通用移位寄存器芯片，该芯片采用串行数据输入，与主机(数据处理电路200n中的微处理器204)通信只需两根数据线及一根时钟线，并且具有输出锁存的功能。而且通过芯片的Q7和SER引脚可方便的实现74HC595的级联。

所述数据处理电路200n通过串行信号线与数据显示电路300n的74HC595移位寄存器芯片301的输入端相连，该串行信号线包括一个串行时钟信号(CLK)，一个串行数据总线(DATA)和一个控制信号(CS))，数据总线(DATA)上数据(是经数据处理电路200n运算处理的零序电流数据)在时钟信号的上升沿到来时移位。输入8位数据后，在控制信号上升沿到来时锁存，由8位数据线并行输出。4个8段数码式发光二极管302数据端(8位)并联到74HC595并行数据输出端。每个8段数码式发光二极管302的阴极分别接入数据处理电路的4个通用输入输出口(GPIO)，由数据处理电路来控制每个8段数码式发光二极管的选通。数据处理电路采用循环往复的拉低阴极电平来达到依次点亮各个8段数码式发光二极管302，并向74HC595发出串行数据信号实现动态显示数据，显示被测零序电流的值，显示效果为三位半数字，基本精度1％+2个字。

参见图6，图6是本发明检测装置的运行指示电路400n的原理图，所述运行指示电路400n包括：与数据处理电路200n连接的信号指示灯401和与信号指示灯401串联的限流电阻402组成。信号指示灯401(置于图1所示面板上)与限流电阻402串联接在数据处理电路200n上，指示灯401“亮”表示相应量程(例图1中的1000mA量程)的数据处理电路2003工作。所述信号指示灯401为高亮度发光二极管(LED)，其核心为半导体晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。所述限流电阻402为1/8W功率、1％精度的普通插件电阻，选择电阻值的标准为使得流过信号指示灯401的电流为10mA。

下面对本发明检测装置的电源电路500的结构进行说明。参见图7，图7为本发明检测装置的电源电路500的原理图，所述电源电路500包括以下部件：市电电源800，连接市电电源800的稳压电源507及市电电源指示灯501(置于图1所示面板上)，与市电电源指示灯501串联的第一两极管503。本实施例市电电源800采用220V交流电。

电池电源900(置于图1所示面板的电池盒4内)，连接所述电池电源900的电池电源指示灯502(置于图1所示面板上)，与电池电源指示灯502串联的第二两极管504。本实施例采用3节AAA大容量碱性电池作为电池电源900，在无市电交流电情况下为本检测装置提供电源。

1个装置电源总开关506，是选择开关，其选择端选择市电电源指示灯501与第一两极管503的串联电路的一端或电池电源指示灯502与电池电源指示灯502的串联电路的一端连接，其固定端连接由n个量程控制开关508并接的公共端，n个量程控制开关508的另一端分别与各数据处理电路200n的电源端连接。

如果要使用220V交流电电源，则将装置电源总开关506选择市电电源指示灯501与第一两极管503的串联电路的一端连接；如果要使用电池电源，则将装置电源总开关506选择电池电源指示灯502与电池电源指示灯502的串联电路的一端连接，相应的指示灯501和502指示其供电方式。

在实际使用本检测装置时，首先估算待检测系统的零序电流数值范围，选择相应的量程检测。然后选择装置电源的配电方式。再根据被测馈线的零序电流数值范围及电缆粗细选择适合的零序电流互感器。数据处理电路上显示的就是被测馈线的零序电流值。检测时可按用户自行排列的顺序检测所有的正在运行的馈线，可在较短时间内实现故障查找。

参见图8，图8是利用本发明的装置对IT系统接地故障进行判别的方法流程图。

本发明的方法由三个流程组成，即系统零序电流估算流程S1，利用所述配电系统接地检测装置对被测线路零序电流测量流程S2，故障线路确认及消除流程S3，以下对三个流程作进一步说明。

S1，系统零序电流估算流程，共由7个步骤组成，此流程的目的是为流程S3提供一个判别依据。

S101，统计电缆、架空线回路数及长度，根据事先掌握的资料(一般来讲是竣工图中的管线表上的数据)，统计运行中的各馈线(包括进线)的架空线或者电缆的回路数以及长度。这是因为，零序电流的大小与线路的材质、长度、电压等级有关，由于同一个配电系统中电压等级是相同的，因此无需对电压等级进行统计。

S102，对各馈线的材质进行判断，这是因为各馈线可以采用架空线敷设，也可采用电缆敷设，但是，在单位长度(或者在相同的长度)内两者产生的零序电流数值是不相同的。

S103，估算由电缆敷设的运行中的各馈线零序电流I_C1，估算公式为：

I_C1＝0.1×U×∑L₁ (公式1)

公式1中，U为系统的电压等级，本实施例取6，单位为KV；∑L₁为电缆敷设的运行中的各馈线累加后的总长度，单位为KM；I_C1单位为A。

S104，估算由架空线敷设的运行中的各馈线零序电流I_C2，估算公式为：

I_C2＝(2.7～3.3)×U×∑L₂×10^-3(公式2)

公式2中，系数2.适用于无避雷线的线路(木杆线路)，3.3适用于有避雷线的线路(木杆线路)，金属杆线路时系数分别增加10％；U为系统的电压等级，本实施例取6，单位为KV；∑L₂为以架空线敷设的运行中的各馈线累加后的总长度，单位为KM；I_C2单位为A。

S105，将估算出来的由电缆方式敷设以及由架空线方式敷设的零序电流作代数和(∑)运算，得出运行中的各馈线零序电流总和I_C总：

I_C总＝I_C1+I_C2 (公式3)

S106，将由S106得出的运行中的各馈线零序电流总和I_C总与20mA定值进行比较，如果大于20mA定值，则进入流程S3判别。否则，进入S108处理，这是因为，如果系统的零序电流数值太小，大多数的原因是因为运行中的馈线回路数太少，由此估算出来的系统零序电流数值很有可能接近系统中某一线路较长的零序电流数值。本发明判断线路发生接地故障的依据，必须是系统电流数值要远远大于某一线路零序电流的数值。因为任何一条线路发生接地故障，流入该故障线路的零序电流将是系统零序电流，流入非故障线路的零序电流将是该线路本身的零序电流。如果某一正常运行时零序电流数值与系统零序电流数值接近，就无法正确判断线路是否正真发生接地故障。

S107，当I_C总＜20mA时，在发生故障的配电系统中，根据需要有选择性地将原先停用的馈线投入运行，即合上原先停用的馈线电源开关。所谓“需要”是指，根据流程S1中S107判别结果，来确定需要增加的系统零序电流，有选择性是指所投入运行馈线的零序电流数值与需要补充的系统零序电流相吻合，且不能因新投入馈线而导致有可能发生的设备或者人员伤害事故。对于增加运行的线路，需要确认是电缆还是架空线以及线路的长度，并估算其零序电流，估算步骤由S103开始。然后再次判别S106的条件，满足I_C总≥20mA条件则进入流程S3，不满足条件继续进入S107处理，由此循环，直至满足条件为此。

S2，利用本发明的配电系统接地检测装置对被测线路零序电流测量流程，共由5个步骤组成，此流程是接地故障判别的一个重要环节。

S201，选择被检测线路。为检测故障系统中某一线路，所选择的被检测线路必须满足两个条件，其一是该线路处在接地故障系统中，其二是该线路处于正在运行状态，即该线路的电源开关是合闸的，如果是电动机线路还要求一次回路的交流接触器主触点是闭合的。选择的方法是，按电源的流向由上至下进行，即先检测一级配电站，然后检测二级配电站(二级配电站为一级配电站的子站)。这样检测的优点是能快速地缩小接地故障的范围。

S202，对被测线路正在运行的各馈线的零序电流I_C进行估算，如果被测线路为电缆敷设的，I_C＝I_C1，其估算方法采用流程S1中的S103中的公式1，估算由电缆敷设的运行中的各馈线零序电流I_C1；如果被测线路为架空线敷设的，其估算方法采用流程S1中的S104中的公式2，I_C＝I_C2，估算由架空线敷设的运行中的各馈线零序电流I_C2。本步骤与流程S1中S105不同的是，估算的电缆(或架空线)的长度不是系统运行中所有线路的总长度，而是被测线路的长度，该被测线路或是电缆，或是架空线。

S203，根据I_C值，选择所述配电系统接地检测装置中所对应的检测量程的信号采集处理显示装置进行被测线零序电流的测量，即，根据被测线路电流估值I_C的值，将被测零序电流分为n个不同量程进行信号采集、处理，本实施例采用3个量程，分别为：20mA、200mA、1000mA，即在步骤S2031，S2032，S2033中分别判别被测线路所估算的零序电流I_C是否小于或等于20mA、200mA、1000mA。

S204、S205，为利用本发明的装置对零序电流信号检测及显示的程序，当步骤步骤S2031，S2032，S2033中分别判别被测线路所估算的零序电流I_C是小于或等于20mA、200mA、1000mA时，则分别进入S2041、S2042、S2043步骤中后再分别进入S2051、S2052、S2053步骤中，利用本发明上述的测量装置在对应该量程的采集处理显示装置中进行数据处理，例：如果S2031中I_C≤20mA，则进入S2041后再进入S2051，采用对应20mA量程的采集处理显示装置进行数据处理。各量程的采集处理显示装置的进行数据处理的流程为：采集被测馈线零序电流信号；对采集到的零序电流信号进行数据处理；显示被测零序电流实际检测值I_C实。上述采集被测馈线零序电流信号时，应将被测馈线的三相电缆(或导线)全部穿入零序电流互感器铁心窗口，且将导线置于互感器窗口的中心位置，以减小测量误差，如果电缆(或导线)太粗，无法穿入零序电流互感器铁心窗口时，可以只将零线穿入互感器的铁心，因为流入三相电缆(或导线)与流入零线的电流的数值大小是基本相等的。

S3，故障线路确认及消除流程，共由5个步骤组成，此流程用来确认被测线路是否发生接地故障，并最终消除系统接地故障。

S301，当I_C总≥20mA时，判别系统总的零序电流估算值I_C总与被测线路零序电流实际检测值的比值(I_C总/I_C实)K是否小于或等于1.2，当某一线路发生接地故障时，流入该故障线路的零序电流为整个系统各线路的零序电流总和，因此，K值从理论上讲，应该接近于1，但由于系统零序电流为估算值与系统实际产生的零序电流可能有稍许差别，因此，将K值取为1.2，其目的就是综合考虑了测量误差和估算误差的因素。

S302，如果比值k小于或等于1.2，便可确认被测线路发生了接地故障。

S303，停用发生故障的被测线路，将对应故障线路的电源开关拉闸，系统的接地故障便有可能被消除。

S304，是系统接地故障再判别的环节，设置这一环节的目的是防止系统发生两点或两点以上的接地点，虽然这种故障的概率很小，但实践证明还是存在的。

S305，如果上述S302中k＞2或S304中系统接地故障仍存在，则重复上述S2及S3的流程，检测其他线路环节。线路的检测是有序的，如果是抽斗式配电装置，检测顺序应按供电回路的布置先由上至下，然后由左至右进行，这样做的优点是可以有效地防止遗漏应该检测的线路。

S306，如果整个系统故障消除，检测结束

S4，在上述S202中，如果I_C大于1000mA时，则超出本实施例的测量范围，只有采用试拉该馈线确认，值得一提的是，试拉该馈线应在满足S2033条件的其他线路均检测完毕，且在完成流程S3(故障线路判别)后，所检测的线路均未发现接地故障才能进行。

本发明装置试验检测不同系统的零序电流，当系统中某一馈线发生接地时，流入该馈线的系统零序电流总和分别为350mA和90mA，其他非接地故障的零序电流仅为0～25mA，由此判断出故障线路，判断的时间约10分钟。实践已经证明，用本发明装置及检测方法比其他检测装置及方法要准确、快捷、经济得多。

本发明由于采用220V交流电和碱性AAA电池两种电源方式给检测装置供电，既可以采用市电又可以采用电池，当市电取用方便时采用市电，当市电取用困难时采用电池。反之，如果电池电量不足，也可以采用市电，因此可确保检测不受电源影响。

以上借助较佳实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，前述具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims

1.一种配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于包括以下流程：

S1，对系统零序电流进行估算，包括以下步骤：

S101，统计运行中的各馈线的回路数以及长度；

S102，对各馈线的材质是架空线敷设还是电缆敷设进行判断；

S103，估算由电缆敷设的运行中的各馈线的零序电流I_C1；

S104，估算由架空线敷设的运行中的各馈线的零序电流I_C2；

S106，将上述I_C总与20mA定值进行比较；

S201，选择被测线路；

S3，确认及消除故障线路，包括以下步骤：

S304，系统接地故障再判别；

S306，如果整个系统故障消除，检测结束。

2.如权利要求1所述的配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于：

所述I_C1由以下公式估算得到：I_C1＝0.1×U×∑L₁；

其中：U为系统的电压等级，单位为KV；∑L₁为电缆敷设的运行中的各馈线累加后的总长度，单位为KM；I_C1单位为A。

3.如权利要求1所述的配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于：

所述I_C2由以下公式估算得到：I_C2＝(2.7～3.3)×U×∑L₂×10^-3；

其中，系数2.7适用于无避雷线的木杆线路，3.3适用于有避雷线的木杆线路，金属杆线路时系数分别增加10％；U为系统的电压等级，单位为KV；∑L₂为以架空线敷设的运行中的各馈线累加后的总长度，单位为KM；I_C2单位为A。

4.如权利要求3所述的配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于：

所述系统的电压等级U为6KV。

5.如权利要求1所述的配电系统接地检测装置接地故障判别方法，其特征在于：

所述S201中，选择被检测线路满足两个条件，其一是该线路处在接地故障系统中，其二是该线路处于正在运行状态。