CN102565619A

CN102565619A - 小电流接地故障选线装置状态诊断方法

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Publication number: CN102565619A
Application number: CN2012100350928A
Authority: CN
Inventors: 李刚; 郑顾平; 齐郑; 杨以涵; 田永超
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-07-11

Abstract

一种小电流接地故障选线装置状态诊断方法，它首先利用待诊断的小电流接地故障选线装置对连接在母线上的多条线路依次做瞬时接地故障实验，若在接地故障实验中零序电流相位滞后母线零序电压相位90°的线路多于零序电流相位超前零序电压相位90°的线路，则母线PT接线正确，否则母线PT接线错误；然后在确定母线PT接线正确的前提下，根据各条线路零序电流与变电站母线零序电压的相位关系判断各条线路的CT接线是否正确。本发明能够快速、准确地诊断小电流接地故障选线装置的接线错误，缩短选线装置的排错周期，从而降低了选线装置的维护费用。

Description

小电流接地故障选线装置状态诊断方法

技术领域

本发明涉及一种用于诊断小电流接地系统单相接地故障选线装置的互感器是否存在接线错误的方法，属测试技术领域。

背景技术

3kV-60kV配电网广泛采用中性点非有效接地系统，即小电流接地系统（参看图1），非有效接地电网发生单相接地故障时，其它两相对地电压升高为线电压，使系统绝缘受到威胁，特别是发生间歇性弧光接地时，由于中性点没有电荷释放通路，会引起弧光接地过电压，进而导致相间短路。因此，配电网变电站母线一般都配备有用于检测非有效接地电网单相接地故障的小电流系统选线装置，以便及时发现并排除单相接地故障，防止配电线路对地不平衡电压长时间存在。

选线装置从连接在同一母线的多条线路中检测发生小电流接地故障的线路时，需要测量母线零序电压相位和各条线路的零序电流相位，因而保证PT和CT接线无误是选线装置正常运行的前提。但由于使用、维护不当等原因，选线装置的PT和CT有时会出现极性反接现象，造成故障录波数据的失真，进而导致选线装置不能做出正确判断。目前，解决PT和CT接线异常问题的常用办法是由专门技术人员亲自到现场排查，其缺点是排错周期长、费用高。因此，如何快速甄别选线装置PT和CT的接线错误，是有关技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能够快速、准确地诊断小电流接地故障选线装置接线状态的方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种小电流接地故障选线装置状态诊断方法，它首先利用待诊断的小电流接地故障选线装置对连接在母线上的多条线路依次做瞬时接地故障实验，若在接地故障实验中零序电流相位滞后母线零序电压相位90°的线路多于零序电流相位超前零序电压相位90°的线路，则母线PT接线正确，否则母线PT接线错误；然后在确定母线PT接线正确的前提下，根据各条线路零序电流与变电站母线零序电压的相位关系判断各条线路的CT接线是否正确。

上述小电流接地故障选线装置状态诊断方法，根据各条线路零序电流与变电站母线零序电压的相位关系判断各条线路的CT接线是否正确的方法是：在第i条线路做瞬时接地实验，若第i条线路的零序电流相位滞后母线零序电压相位90°，且其它线路的零序电流相位超前母线零序电压相位90°，则各线路CT接线正确；否则，与上述零序电流相位特征不符的线路CT接线错误。

本发明依据零序网络相位关系和故障概率分析结果，采用群体比相法获取母线PT接线信息特征，它首先甄别母线PT接线极性错误并修正，并在母线PT接线极性正确的基础上，判断各线路CT接线极性是否错误。所述方法能够快速、准确地诊断小电流接地故障选线装置的接线错误，缩短选线装置的排错周期，从而降低了选线装置的维护费用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是配电网物理模拟平台电气线路；

图2是存在单相接地故障时线路中的电流流向；

图3是选线装置原理示意图；

图4是状态诊断流程图。

文中所用各符号的意义： U₀、母线零序电压；I_i、第i号线路零序电流；θ(U₀)、母线零序电压相位；θ(I_i)、第i号线路零序电流相位。

具体实施方式

本发明使用的选线装置原理图示意于图3，图中的零序电压/电流通过互感器后首先经过限幅电路去除冲击电压，然后进入AD736对信号进行调整，调整后的信号输入ADC。GPS提供给CPU秒脉冲和时间，CPU接收到秒脉冲后读取ADC转换的信号然后计算出零序电流/电压的幅值与相位，最后将幅值与相位通过GPRS发送出去。

诊断说明如下：

1.母线PT接线状态诊断方法

母线PT接线正确与否，对选线装置正确选线至关重要。选线装置的选线判据无论基于零序电流法、功率方向法、比幅比相法或五次谐波分量法，都需要正确测取零序电压幅值和相位。

选线装置测取线路零序电压的数据通道由开口三角接线电路和两级PT实现。一次设备接线和二次PT接线都有可能造成PT极性反接。对于中性点不接地系统，发生单相接地故障线路的零序网络阻抗仅由线路的对地电容成分构成，零序电压在线路上产生零序容性电流（参看图2）。

现将母线指向负荷终端的方向定义为该网络各分支的正方向。如图2所示，线路1出现单相接地故障时，线路1零序电流相位滞后零序电压相位90°；母线PT极性接反时，线路1零序电流相位超前零序电压相位90°。

考虑到PT和CT接线极性都有可能出错，需要分别在3条不同线路依次做瞬时接地故障实验，根据零序网络相位关系和概率分析，得到母线PT接线信息特征：零序电流相位滞后零序电压相位90°的次数多于零序电流相位超前零序电压相位90°的次数，则母线PT接线正确；否则母线PT接线错误。

一般情况下，母线上连接n条线路，设在第i号线路上设置瞬间单相接地故障。

当母线PT的接线正确时：

第i号线路CT正确接线，则有第i号线路零序电流相位θ(I_i)滞后零序电压相位θ(U₀)90°：

θ(I_i) = θ(U₀) - 90° i=1,2,3,…… (1)

第i号线路CT错误接线，则有第i号线路零序电流相位超前零序电压相位90°：

θ(I_i) = θ(U₀) + 90° i=1,2,3,…… (2)

当母线PT接线反向时：

第i号线路CT正确接线，则有第i号线路零序电流相位超前零序电压相位90°：

θ(I_i) = θ(U₀) + 90° i=1,2,3,…… (3)

第i号线路CT错误接线，则有第i号线路零序电流相位滞后零序电压相位90°：

θ(I_i) = θ(U₀) - 90° i=1,2,3,…… (4)

考虑到多数CT接线极性正确为大概率事件，母线PT接线极性判别方法如下：

依次在连接母线的线路上设置瞬间单相接地故障，若故障线路零序电流相位滞后零序电压相位90°的次数多，母线PT接线正确；故障线路零序电流相位超前零序电压相位90°的次数多，则母线PT接线错误。

2.线路CT接线状态诊断

在确定母线PT接线正确的前提下，判断线路CT接线正确与否。线路CT接线信息特征是：在第i条线路做瞬时接地实验，第i条线路零序电流相位滞后零序电压相位90°，其它线路零序电流相位超前零序电压相位90°，则各线路CT接线正确；否则，相应的线路CT接线错误。

根据线路CT接线信息特征可得线路CT接线状态诊断算法：

第1步判断第i号线路CT接线情况。

当第i号线路零序电流相位滞后零序电压相位90°，即：θ(I_i) = θ(U₀) - 90°时，第i号线路CT正确接线；

当第i号线路零序电流相位超前零序电压相位90°，即：θ(I_i) = θ(U₀) + 90°时，第i号线路CT错误接线。

第2步判断其他线路CT接线情况。

设第i号线路出现故障时，其它线路没有单相接地故障，所以，其它线路的零序电流相位应与第i号线路零序电流相位相差180°或者0°。

如果第i号线路CT接线正确：

当θ(I_i) = θ(I_j) ± 180°时，判定第j号线路CT正确接线，其中j=1,2,3…，i-1，i+1，…；

当θ(I_i) = θ(I_j) ± 0°时，判定第j号线路CT错误接线，其中j=1,2,3…，i-1，i+1，…。

如果第i号线路CT接线错误：

当θ(I_i) = θ(I_j) ± 180°时，判定第j号线路CT错误接线，其中j=1,2,3…，i-1，i+1，…；

当θ(I_i) = θ(I_j) ± 0°时，判定第j号线路CT正确接线，其中j=1,2,3…，i-1，i+1，…。

选线装置智能诊断的前提条件是必须明确瞬间单相接地实验中设置单相接地故障的线路号，智能诊断的信息基础是选线装置录取的故障数据。这两点是选线装置智能诊断所需的原始信息。

智能诊断时首先获取线路零序电压\电流相量。选线装置的故障录波数据文件记录了零序电压数据和各线路零序电流数据，它们都有暂态和稳态两个部分。暂态部分为单相接地故障发生前、后各一个周波的暂态故障数据，其后四个周波的故障数据为稳态部分。每个故障录波数据共含六个周波，且每个周波由100个数据点构成。暂态数据的变化大且不稳定，可选择稳态数据用于判断选线装置状态。本发明为获取线路零序电压和零序电流相量，分别将每个信息量稳态部分最后的100个数据抽取出来，即利用最后一个周波信息的稳定性，采用离散傅里叶变换（DFT）算法，得到基频信号幅值和相位，为PT接线状态诊断算法和CT接线状态诊断算法提供信号相量值。在求取母线连接线路零序电压相量和各线路零序电流相量后，选线装置智能诊断系统在输入选线装置智能诊断系统必要信息的基础上，调用PT和CT接线状态诊断算法程序，即可判断不同类型选线装置出错的状态。

本发明能够指导现场技术人员修复选线装置，提高选线装置的使用率。研发选线装置状态诊断系统的技术可应用于配网自动化系统的故障监控，对推动小电流接地故障检测技术的发展和实现配网自动化具有重要的实用价值。

Claims

1.一种小电流接地故障选线装置状态诊断方法，其特征是，它首先利用待诊断的小电流接地故障选线装置对连接在母线上的多条线路依次做瞬时接地故障实验，若在接地故障实验中零序电流相位滞后母线零序电压相位90°的线路多于零序电流相位超前零序电压相位90°的线路，则母线PT接线正确，否则母线PT接线错误；然后在确定母线PT接线正确的前提下，根据各条线路零序电流与变电站母线零序电压的相位关系判断各条线路的CT接线是否正确。

2.根据权利要求1所述的小电流接地故障选线装置状态诊断方法，其特征是，根据各条线路零序电流与变电站母线零序电压的相位关系判断各条线路的CT接线是否正确的方法是：在第i条线路做瞬时接地实验，若第i条线路的零序电流相位滞后母线零序电压相位90°，且其它线路的零序电流相位超前母线零序电压相位90°，则各线路CT接线正确；否则，与上述零序电流相位特征不符的线路CT接线错误。