CN102735995A

CN102735995A - 一种配电网故障检测系统及方法

Info

Publication number: CN102735995A
Application number: CN2012102490078A
Authority: CN
Inventors: 林莘; 杜仁伟; 王博; 刘洋; 童利琴
Original assignee: BEIJING INTELLIGENT DISTRIBUTION AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: Nanjing Intelligent Apparatus Co., Ltd.
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: CN102735995B

Abstract

本发明涉及一种配电网故障检测系统及方法。所述系统，包括监控配电网的核心控制单元设、置于所述配电网并与核心控制单元连接的的重合器和互感器及电压传感器，在重合器两端分别连接与供电电源连接的一互感器和一电压传感器，互感器通过对应驱动模块与核心控制单元相连。所述方法是，在配电网的线路出现故障时，核心控制单元通过互感器二次绕组中的一绕组注入功率脉冲信号，在重合器的延时时段，电压传感器根据功率脉冲信号对对应线路的对应电压信号进行检测，并根据检测信号进行有故障或无故障的故障评判，有故障重合器闭锁，无故障在所述延时时段后重合器自动合闸。优点是，一次重合闸即可完成对故障的隔离和非故障区域的供电恢复。

Description

一种配电网故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及配电线路技术领域，尤其涉及一种配电网故障检测系统及检测方法。

背景技术

随着我国电网改革的不断深化，对供电可靠性和安全性提出了更高的要求，为了减少用户侧的停电时间和停电次数，提升用电客户的满意程度，配电网的故障处理方式和方法尤为重要。配电网故障处理更多需要借助馈线自动化或配电自动化技术手段，做到故障快速报告、快速诊断、快速定位、快速隔离和快速恢复，实现配电网快速自愈。馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，主要是指故障的定位、故障检测、故障隔离以及非故障区域的恢复供电。对于含有两个或两个以上的结构较复杂的配电网络，采用传统的重合器实现故障的定位隔离需要经过重合器和变电站出线开关的多次重合闸才能实现，不能做到故障区域的快速判断、隔离和非故障区域的快速恢复供电。重合器的多次重合闸不但会影响重合器本身的机械寿命，而且也会给线路中的其他设备及负载带来很大的冲击，影响线路的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可减少重合器重合次数，实现配电网短路的快速诊断，进而实现故障区域的快速定位隔离和非故障区域的快速恢复供电的一种配电网故障检测方法，其具体技术方案如下：

所述配电网故障检测系统，包括监控所述配电网的核心控制单元设和置于所述配电网并与所述核心控制单元连接的的重合器，其特征在于还包括互感器和电压传感器，在所述重合器两端分别连接与供电电源连接的一互感器和一电压传感器，所述互感器通过对应驱动模块与所述核心控制单元相连。

所述配电网故障检测系统进一步设计在于，所述互感器为单相双绕组互感器，双绕组设置在互感器的次级，一组绕组接所述供电电源，一组绕组连接所述重合器一端；所述电压传感器为三相电压传感器，所述重合器两端的分别与一所述三相电压传感器连接。

所述配电网故障检测系统进一步设计在于，所述重合器通过对应驱动单元与所述核心控制单元相连。

所述配电网故障检测系统进一步设计在于，所述驱动模块

所述故障检测系统的故障检测方法：在所述配电网的线路出现故障时，核心控制单元通过互感器注入功率脉冲信号，在重合器的延时时段，电压传感器根据功率脉冲信号对对应线路的对应电压信号进行检测，并根据检测信号进行有故障或无故障的故障评判，有故障重合器闭锁，无故障在所述延时时段后重合器自动解锁。

所述故障检测方法进一步设计在于，所述功率脉冲信号注入所述重合器两端所对应一侧的一相线路中，如无故障时，该侧线路在延时时刻T₀时95%的电压检测信号值为电压上位值U₀；在有故障时，该相线路在延时时刻T₀时200%的电压检测信号值为电压下位值U₁。

所述故障检测方法进一步设计在于，所述故障评判是：在脉冲信号注入的两相线路中，若该线路的线电压U迅速衰减，且U＜U₁，则判断该线电压的两相电路出现短路故障；若该线电压U没有迅速衰减，和在所述T₀时刻，U＞U₀且其他两线电压均小于U₁，则判定对应侧线路中无故障；若该相相电压U没有迅速衰减，和在所述T₀时刻，U＞U₀，且其他两线电压均不是全小于U₁，则判定对应侧线路中有故障。

本发明通过互感器注入功率脉冲信号至配电线路，并通过电压传感器对线路中的脉冲信号波形进行检测分析判断故障段的位置，进而控制重合器实现故障的快速处理和非故障段的供电恢复。该方法只需一次重合闸即可完成对故障的隔离和非故障区域的供电恢复，减少了重合器的动作次数，减少了对线路中设备和负载的冲击。

附图说明

图1是本发明配电网故障检测系统的结构示意图。

图2是互感器的对应脉冲信号输入驱动模块的结构示意图。

图3是本发明方法检测线路，无故障时检测到的电压信号波形图。

图4是本发明方法检测线路，有故障时检测到的电压信号波形图。

图5是本发明用于10kV配电线路实施例中，在线路A点出现故障前线路的运行状态图。

图6是本发明用于10kV配电线路实施例中，在线路B点出现故障前线路的运行状态图。

图7是本发明用于10kV配电线路实施例中，在线路C点出现故障前线路的运行状态图。

图8是本发明用于10kV配电线路实施例中，在线路B点故障处理后线路的运行图。

具体实施方式

实施例1

对照图1，本发明配电网故障检测系统包括设置在配电网上的重合器CH，重合器驱动模块M_C，用于监控该配电网的核心控制单元CPU，互感器PT1、PT2，互感器的对应脉冲信号输入驱动模块M₁、M₁和电压传感器L1、L2。重合器D的两端分别连接一互感器PT1（或PT2）和一电压传感器L1（或L2），重合器CH两端的互感器PT1、PT2通过对应的驱动模块M1、M2与核心控制单元CPU相连，重合器CH则通过对应的驱动模块M_C与核心控制单元CPU相连。

对照图2，驱动模块M1或M2（虚线框部分）主要由4个处于H桥两条对角线上的大功率半导体-场效晶体管（MOSFET）2a与对应的栅极驱动电路2b组成，驱动电路2b中包含死区控制电路，因该电路是常规电路不再详细描述。互感器PT1、PT2为单相双绕组互感器，双绕组12、13设置在互感器的次级，一组绕组13为供电绕组，用来为系统供电，13a、13b为其两个输出端；另一组绕组12为功率脉冲注入绕组，其两端12a、12b连接重合器CH一侧端的BC两相上。而电压传感器为三相电压传感器，该电压传感器对应端分别与重合器CH一侧端的A、B、C三相相连。故障时，系统中的控制信号使后备电源开始供电，并使处于H桥两条对角线上的两组MOSFET交替导通，即处于一条对角线上的两MOSFET管同时导通。此时就会有电流流过互感器的脉冲注入绕组，互感器将次级的电流耦合到初级线圈，在初级线圈中感应出很高的电压，初级绕组与10kV线路相连，这样在10kV线路就会产生很高的电压脉冲，为故障检测提供信息。

上述故障检测系统在工作时，如线路中出现故障后，核心控制单元CPU检测到故障后分闸，通过驱动模块M_C使线路上的重合器CH分闸，没有检测到故障的也因施压而分闸，分闸后延时一段时间，如默认设定为3s（当然也可设置其他的时间），核心控制单元CPU通过驱动模块M₁、M₁在互感器PT1、PT2的二次绕组上分别注入功率脉冲信号，延时t0时间后重合器CH两侧的三相电压传感器分别对一侧线路中的电压信号进行检测，并将检测的脉冲电压信号送给核心控制单元CPU，核心控制单元与预订的规则进行判断，如检测到故障则该重合器闭锁，解锁条件可以手动解锁或者是检测线路中无故障或故障排除在延时后自动解锁，重合器合闸。从重合器因检测到故障或因失压而分闸，并促使检测系统对线路检测，到核心控制单元CPU对线路中脉冲电压信号检测、判断故障与否结束是在重合器的重合闸延时时间内完成。

对线路中电压信号检测判断过程是这样的：重合器因检测到线路中有故障或失压而分闸，在延时段内，核心控制单元CPU通过驱动模块M₁ M₂，使互感器PT1、PT2的二次绕组中被注入功率脉冲信号，功率脉冲信号注入对应一侧的线路中，三相电压传感器对相应一侧线路中的电压进行检测。设互感器PT1、 PT2分别安装在重合器CH两侧的B、C两相上，三相电压传感器对相应侧线路进行检测，线路有故障或无故障时电压波形分别参见图3、图4，如无故障时，对应一侧线路在延时时刻t₀时95%的电压检测信号值为电压上位值U₀；有故障时，该相线路在延时时刻T₀时200%的电压检测信号值为电压下位值U₁。那么对电压信号检测判断可分为下述三种情况：1）三相电压传感器若检测到BC两相间的电压迅速衰减，或在延时至t₀时刻，有U_BC<U1，无论U_AB、U_CA为何值均可判定A、B两相间出现短路故障，重合器闭锁；2）若检测到U_BC没有迅速衰减和U_BC>U0，且U_AB<U1、U_CA<U1，则可以判定该侧线路中无故障，重合器不闭锁；3）若检测到U_BC没有迅速衰减和U_BC>U0，且U_AB>U0或U_CA>U0，则可以判定该侧线路中A、C或A、B两相间出现短路，重合器闭锁。

实施例2

本发明进一步用于10kV配电线路中实现快速的故障处理，请参见图5，线路中的CB1、CB2为变电站出线开关，CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6为本发明中的重合器（每一重合器对应的互感器、电压传感器、对应驱动模块省略未画），K1为联络开关（线路中无故障正常运行时为分闸，一侧失压且检测无故障时合闸）。图中的黑色开关表示开关合闸，白色开关表示开关分闸。

图5中，A点出现短路故障，线路中的开关CB1、CH1、CH5检测到故障信号分闸，CH2因失压分闸，联络开关延时计时开始。开关CH1、CH2、CH5均采用该发明方法向重合器两侧注入功率脉冲信号，经检测判断后CH5闭锁，CH1、CH2不闭锁，经延时一段时间后CB1、CH1、CH2重合闸，联络开关不动作（因延时计时未结束），恢复线路供电，隔离故障区域，当故障排除后CH5手动解锁合闸或经系统检测判定线路无故障后延时一段时间后解锁合闸，故障处理结果如图6所示。

如图7所示，B点出现短路故障，线路中的开关CB2、CH14检测到故障信号分闸，CH3、CH6因失压分闸，联络开关L1延时计时开始。开关CH3、CH4、CH6均采用该发明方法向重合器两侧注入功率脉冲信号，经检测判断后CH3、CH4、CH6均闭锁，经延时一段时间后CB2重合闸，联络开关L1动作（因延时计时结束前一侧依然无压），恢复非故障线路供电，隔离故障区域，当故障排除后CH3、CH4、CH6手动解锁合闸或经系统检测判定线路无故障后延时一段时间后解锁合闸，故障处理结果如图8所示。

Claims

1.一种配电网故障检测系统，包括监控所述配电网的核心控制单元和置于所述配电网并与所述核心控制单元连接的的重合器，其特征在于还包括互感器和电压传感器，在所述重合器两端分别连接与供电电源连接的一互感器和一电压传感器，所述互感器通过对应驱动模块与所述核心控制单元相连。

2. 根据权利要求1所述的一种配电网故障检测系统，其特征在于所述互感器为单相双绕组互感器，双绕组设置在互感器的次级，一组绕组为所述的故障检测系统供电，另一组绕组连接所述的脉冲信号驱动器上；所述电压传感器为三相电压传感器，所述重合器两端的分别与一所述三相电压传感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种配电网故障检测系统，其特征在于所述重合器通过对应驱动单元与所述核心控制单元相连。

4.根据权利要求1所述的一种配电网故障检测系统，其特征在于所述脉冲信号驱动模块一端与核心控制单元相连，另一端与次级双绕组电压互感器的其中一绕组相连接。

5.如权利要求1至4任意一项所述故障检测系统的故障检测方法，其特征在于在所述配电网的线路出现故障时，核心控制单元通过互感器二次绕组中的一绕组注入功率脉冲信号，在重合器的延时时段，电压传感器根据功率脉冲信号对对应线路的对应电压信号进行检测，并根据检测信号进行有故障或无故障的故障评判，有故障重合器闭锁，无故障在所述延时时段后重合器自动合闸。

6.根据权利要求5所述的一种配电网故障检测方法，其特征在于所述功率脉冲信号注入所述重合器两端所对应一侧的两相线路中，如无故障时，该侧线路在延时时刻T₀时95%的电压检测信号值为电压上位值U₀；在有故障时，该相线路在延时时刻T₀时200%的电压检测信号值为电压下位值U₁。

7.根据权利要求5所述的一种配电网故障检测方法，其特征在于所述故障评判是：在脉冲信号注入的两相线路中，若该线路的线电压U迅速衰减，且U＜U₁，则判断该线电压的两相电路出现短路故障；若该线电压U没有迅速衰减，和在所述T₀时刻，U＞U₀且其他两线电压均大于U₀，则判定对应侧线路中无故障；若该相相电压U没有迅速衰减，和在所述T₀时刻，U＞U₀，且其他两线电压均不是全大于U₀，则判定对应侧线路中有故障。