CN103176109A - 一种用于配电网的接地故障定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于配电网的接地故障定位系统，包括接地选线设备、连接中性点的偶次谐波信号源、计算机、若干集中器以及若干故障指示器，所述接地选线设备连接母线和偶次谐波信号源；所述计算机一方面通过以太网连接所述接地选线设备，另一方面通过GPRS网络无线连接所述各个集中器；每个故障指示器从属于一个所述集中器，或直接无线连接于该集中器，或以无线级联的方式通过其他从属于该集中器的故障指示器间接连接于该集中器。本发明能对中性点有效接地和非有效接地系统进行有效地故障定位。

Description

一种用于配电网的接地故障定位系统

技术领域

本发明涉及电网故障定位，尤其涉及一种用于配电网的接地故障定位系统。

背景技术

随着智能电网的推进，电网公司将中低压输配电线路纳入监控范围的需求越来越强烈。统计表明，在10kV配电网故障中70%的故障是由接地引起的，所以对于接地故障的准确判断与定位对未来电网的发展是非常重要的，一般分为接地故障的选线和接地故障点位置的确定两个方面。

目前，对于接地故障的选线问题，人们经过了较长时间的研究，理论上也提出了很多方法。虽然对于中性点有效接地系统基本没有问题，但是对于中性点非有效接地系统，在实际应用中其可行性却不大理想，尤其对于消弧线圈接地的系统，选线的难度更大。

对于接地故障点位置的确定，目前国内使用较多的是机械式故障指示器，其功能简单，只能应对短路故障，对于接地故障无能为力，且须配合人工巡线才能确定故障位置。虽然，国外开始采用智能化的电子式故障指示器。但由于配电网一般节点多、分支多、运行方式复杂，所以电子式故障指示器如何通信组网对于故障定位也有较大影响。另外对于非有效接地系统，目前主要采用信号注入法进行定位，但具体采用什么样的信号也需要深入研究。

因此，对于新型高效的接地故障定位系统的研发，是本申请人致力于努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于配电网的接地故障定位系统，实现对中性点有效接地和非有效接地系统进行有效地故障定位，性能优越，便于扩展，特别适用于10kV配电网这类中性点非有效接地系统的故障诊断。

实现上述目的的技术方案是：

一种用于配电网的接地故障定位系统，所述配电网包括母线、从母线引出的若干出线以及连接母线的中性点，所述接地故障定位系统包括接地选线设备、连接所述中性点的偶次谐波信号源、计算机、若干集中器以及分布安装在各出线上的若干故障指示器，其中：

所述接地选线设备连接所述母线和偶次谐波信号源；

所述计算机一方面通过以太网连接所述接地选线设备，另一方面通过GPRS网络无线连接所述各个集中器；

每个故障指示器从属于一个所述集中器，或直接无线连接于该集中器，或以无线级联的方式通过其他从属于该集中器的故障指示器间接连接于该集中器。

上述的用于配电网的接地故障定位系统，其中，所述偶次谐波信号源包括消弧线圈、开关、电阻和二极管，其中：

所述消弧线圈一端连接所述中性点，另一端接地；

所述开关连接所述中性点和电阻；

所述电阻连接所述二极管的负极，所述二极管的正极接地；

所述接地选线设备连接所述开关，控制该开关的通断。

上述的用于配电网的接地故障定位系统，其中，所述偶次谐波信号源还包括一连接所述二极管的正极的信号源。

上述的用于配电网的接地故障定位系统，其中，所述计算机通过GPRS模块接入GPRS网络。

本发明的有益效果是：本发明通过接地选线设备、计算机、集中器以及故障指示器的合理配置，无论对于中性点有效接地，还是非有效接地系统均能进行有效地故障定位，实时性和准确性较高；同时，本发明通过无线级联的方式实现各故障指示器与集中器的通信，便于扩展，特别适用于10kV配电网这类中性点非有效接地系统的故障诊断，并且能实现对输配电网络的实时监控。

附图说明

图1是本发明的用于配电网的接地故障定位系统的结构示意图；

图2是本发明中二极管投入前后故障回路中的电流波形图；

图3是本发明中在故障回路注入偶次谐波后频谱分析图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的用于配电网的接地故障定位系统，配电网包括母线101、从母线101引出的若干出线（1#，2#...n#，n≥2且为正整数）以及连接母线101的中性点102；

本发明的接地故障定位系统包括接地选线设备201、计算机202、若干集中器203、分布安装在各出线（1#，2#...n#）上的若干故障指示器204以及连接中性点102的偶次谐波信号源205，其中：

偶次谐波信号源205包括消弧线圈L、开关K、电阻R、二极管D和信号源（图中未示），其中：消弧线圈L一端连接中性点102，另一端接地；开关K连接中性点102和电阻R；电阻R连接二极管D的负极；二极管D的正极接地，并且接收所述信号源（图中未示）发出的信号；

接地选线设备201连接母线101和偶次谐波信号源205（即：连接开关K，用以控制该开关K的通断），接地选线设备201从母线101采集零序电压和零序电流，从而判断接地故障发生的出线（1#或者2#或者...n#），通过以太网通知计算机202；

如图1所示，每个故障指示器204从属于一个集中器203，这个故障指示器204或者直接无线连接于该集中器203，或者以无线级联的方式通过其他从属于该集中器203的故障指示器204间接连接于该集中器203；

计算机202通过以太网连接接地选线设备201，同时通过GPRS网络（图中未示）无线连接各个集中器203，即计算机202首先通过GPRS模块（图中未示）接入GPRS网络；计算机202一方面依次通过GPRS网络以及发生接地故障的出线（1#或者2#或者...n#）上的所有集中器203，通知发生接地故障的出线（1#或者2#或者...n#）上的所有故障指示器204采集偶次谐波电流；计算机202另一方面通过以太网通知接地选线设备201控制偶次谐波信号源205接通，即：控制开关K闭合，从而投入偶次谐波信号源205；之后，计算机202依次通过发生接地故障的出线（1#或者2#或者...n#）上所有集中器203和GPRS网络（图中未示），接收发生接地故障的出线（1#或者2#或者...n#）上的所有故障指示器204采集的偶次谐波电流，通过判断偶次谐波幅值的分界点，判断出接地故障发生在哪两个故障指示器204之间，实现故障定位。

本实施例中，接地选线设备201选用的型号为ZXJ-II；集中器203选用的型号为CTRLAB-FD01A；故障指示器204选用的型号为CTRLAB-FD02；电阻R为中电阻。

具体地，本发明利用二极管D的单相导通性向中性点102注入偶次谐波这个非对称信号来实现故障定位。具体的信号注入原理如图1所示。接地选线设备201确定哪条出线（1#或者2#或者...n#）发生接地故障后，在系统中性点102投入电阻R和二极管D，这时故障线路和中性点102通过大地形成回路，由于二极管的单向导通性，故障回路中的电流波形将发生明显变化，如图2所示。正常电网信号为一般都满足关系式：f(x+π)＝-f(x)；因此，电网中偶次谐波分量都很小。但是由于二极管D的加入，使得故障回路中的正负半波明显不同，因此偶次谐波的分量就会大大增加，因此回路中也就产生一个明显区别于电网正常电流的特征电流信号。我们只要计算电流中二次谐波含量的大小就能判断接地故障点的所在。故障点前的故障指示器处于故障回路中，因此二次谐波较大，而故障点后的故障指示器处于故障回路之外，二次谐波较小。通过这个谐波的分界点就能判断接地故障点位于哪两个故障指示器之间，实现了故障定位。图3是实际在故障回路注入偶次谐波后频谱分析图，可以看到故障回路内的二次谐波明显大于故障回路外。因此，本发明合理可行。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种用于配电网的接地故障定位系统，所述配电网包括母线、从母线引出的若干出线以及连接母线的中性点，其特征在于，所述接地故障定位系统包括接地选线设备、连接所述中性点的偶次谐波信号源、计算机、若干集中器以及分布安装在各出线上的若干故障指示器，其中：

所述接地选线设备连接所述母线和偶次谐波信号源；

所述计算机一方面通过以太网连接所述接地选线设备，另一方面通过GPRS网络无线连接所述各个集中器；

每个故障指示器从属于一个所述集中器，或直接无线连接于该集中器，或以无线级联的方式通过其他从属于该集中器的故障指示器间接连接于该集中器。

2.根据权利要求1所述的用于配电网的接地故障定位系统，其特征在于，所述偶次谐波信号源包括消弧线圈、开关、电阻和二极管，其中：

所述消弧线圈一端连接所述中性点，另一端接地；

所述开关连接所述中性点和电阻；

所述电阻连接所述二极管的负极，所述二极管的正极接地；

所述接地选线设备连接所述开关，控制该开关的通断。

3.根据权利要求2所述的用于配电网的接地故障定位系统，其特征在于，所述偶次谐波信号源还包括一连接所述二极管的正极的信号源。

4.根据权利要求1所述的用于配电网的接地故障定位系统，其特征在于，所述计算机通过GPRS模块接入GPRS网络。

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