CN103558460A - 一种中压系统弧光故障检测装置 - Google Patents

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林辉
金亮
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Abstract

一种中压系统弧光故障检测装置,属于继电保护领域。其由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和输出单元构成;其采样单元实时采集各个出线的三相电压和零序电流;计算单元计算对个出线零序电流进行谐波分析,计算其三次谐波和基波的幅值和相位;判定单元根据计算单元的结果,比较三次谐波和基波的相位差和幅值比例,如果两者之间的相位差进入预定的角度范围,且比例大于预定的阈值,则判定弧光故障;输出单元根据判断单元的判定结果,输出弧光故障检测结果。其不仅可以检测高阻接地故障,还可以实现只利用剩余电流的信息就能有选择地在故障线路上动作报警,而在非故障线路上闭锁不报警,进而提高供电线路保护装置的灵敏性。

Description

一种中压系统弧光故障检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护领域,具体而言,涉及一种弧光故障检测装置。
背景技术
[0002] 在我国电力系统中,把标称电压IkV及以下的交流电压等级定义为低压,把标称电压IkV以上、330kV以下的交流电压等级定义为高压,把标称电压330kV及以上、IOOOkV以下的交流电压等级定义为超高压,把标称电压IOOOkV及以上的交流电压等级定义为特高压;美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and ElectronicEngineers, IEEE)的标准文件中把2.4kV至69kV的电压等级称为中压;我国国家电网公司(State Grid)的规范性文件中把IkV以上至20kV的电压等级称为中压。
[0003] 在高压系统中,因为接地故障电压高,故障引起的电流稳态量大,稳态故障特征明显,这样的简化不会对故障检测带来很大影响。
[0004] 但是在中压配电系统中,电压较低,稳态故障电流较小,特征不明显,加之故障点非金属性接地,故障点电阻较大,且伴有不稳定的间歇性接地,就可能无法产生足够的故障电流,给保护装置检测接地故障带来很大困难。
[0005] 从上世纪末期开始的大规模城网、农网改造起,我国沿海大城市陆续开始把中性点非有效接地的配电系统改为中性点有效接地系统。大型重要电力用户也已经或者准备采用中性点有效接地的系统接地方式(经小电阻接地),目前这种趋势还在发展。
[0006] 中性点采用有效接地方式后,如果发生低阻的短路接地故障时,继电保护系统/单元中的过电流保护装置能立刻动作并切除故障线路,可以有效防止故障的扩大和蔓延。而传统保护方法难以检测的高阻接地故障是这类系统中的难点问题。
[0007] 弧光故障是电力系统故障的重要特征。
[0008] 电弧通道的电阻随着电弧通道内热量的减小而增大,在交流电流过零点,电弧通道注入的能量为零,电弧可能因此短暂熄灭;当电压逐渐升高,再次击穿绝缘的时候电弧电流会重新燃起。
[0009] 电弧的存在将对电力设备造成严重的损坏。
[0010] 弧光故障长时间存在,甚至无法被觉察到,由此会导致触电甚至火灾等后果,给人身和财产安全带来重大的损失。因此有必要研究弧光故障检测技术。
发明内容
[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种中压系统弧光故障检测装置,其将检测到的剩余电流的基波作为参考量,将剩余电流的三次谐波作为比较量,通过比较两者之间的相位信息和幅值比例,不仅可以检测高阻接地故障,还可以实现只利用剩余电流的信息就能有选择地在故障线路上动作报警,而在非故障线路上闭锁不报警,进而提高供电线路保护装置的灵敏性。
[0012] 本发明的技术方案是:提供一种中压系统弧光故障检测装置,其特征是:[0013] 所述的检测装置由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和输出单元构成;
[0014] 其中,所述的采样单元实时采集各个出线的三相电压和零序电流;
[0015] 所述的计算单元计算对个出线零序电流进行谐波分析,计算其三次谐波和基波的幅值和相位;
[0016] 所述的判定单元根据计算单元的结果,比较三次谐波和基波的相位差和幅值比例,如果两者之间的相位差进入预定的角度范围,且比例大于预定的阈值,则判定弧光故障;
[0017] 所述的输出单元根据判断单元的判定结果,输出弧光故障检测结果。
[0018] 其所述的零序电流通过设置在各个出线上的零序电流互感器获得。
[0019] 其所述的采样单元实时同步采集同一母线上各个出线的三相电压和零序电流。
[0020] 其所述的采集单元包括低通滤波模块和AD采样模块。
[0021] 其所述的计算单元计算零序电压和零序电流三次谐波幅值和相位。
[0022] 其所述的判断单元根据计算单元计算的电流三次谐波幅值和相位与基波幅值和相位的关系,进行弧光故障判断。
[0023] 其所述三相电压和零序电流的采样频率为ΙΚΗζ。
[0024] 与现有技术比较,本发明的优点是:根据零序电流之三次谐波幅值和相位与基波幅值和相位的关系,进行弧光故障判断,可避免现有中压供电系统因为稳态故障电流较小,特征不明显,加之故障点非金属性接地,故障点电阻较大,而无法产生足够的故障电流,给保护装置检测接地故障所带来的困难。
附图说明
[0025] 图1是本发明弧光故障检测装置的模块构成示意图。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0027]图1中,本发明的技术方案提供了一种中压系统弧光故障检测装置,其所述的检测装置由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和输出单元构成。
[0028] 其中,所述的采样单元实时采集各个出线的三相电压和零序电流。
[0029] 所述的计算单元计算对个出线零序电流进行谐波分析,计算其三次谐波和基波的幅值和相位。
[0030] 所述的判定单元根据计算单元的结果,比较三次谐波和基波的相位差和幅值比例,如果两者之间的相位差进入预定的角度范围,且比例大于预定的阈值,则判定弧光故障。
[0031] 所述的输出单元根据判断单元的判定结果,输出弧光故障检测结果。
[0032] 其所述的零序电流通过设置在各个出线上的零序电流互感器获得。
[0033] 其所述的采样单元实时同步采集同一母线上各个出线的三相电压和零序电流。
[0034] 其所述的采集单元包括低通滤波模块和AD采样模块。
[0035] 其所述的计算单元计算零序电压和零序电流三次谐波幅值和相位。
[0036] 其所述的判断单元根据计算单元计算的电流三次谐波幅值和相位与基波幅值和相位的关系,进行弧光故障判断。
[0037] 其所述三相电压和零序电流的采样频率为ΙΚΗζ。
[0038] 当发生弧光故障时,故障电流将发生畸变,故障电流的三次谐波成本现状增加。
[0039] 因而,可以通过对故障电流中的三次谐波成分的实时采集和检测,实现弧光故障检测。
[0040]由于本发明将检测到的剩余电流的基波作为参考量,将剩余电流的三次谐波作为比较量,通过比较两者之间的相位信息和幅值比例,不仅可以检测高阻接地故障,还可以实现只利用剩余电流的信息就能有选择地在故障线路上动作报警,而在非故障线路上闭锁不报警,进而提高供电线路保护装置的灵敏性。
[0041] 本发明可广泛用于中压供电系统的继电保护领域。

Claims (7)

1.一种中压系统弧光故障检测装置,其特征是: 所述的检测装置由依次连接的采样单元、计算单元、判定单元和输出单元构成; 其中,所述的采样单元实时采集各个出线的三相电压和零序电流; 所述的计算单元计算对个出线零序电流进行谐波分析,计算其三次谐波和基波的幅值和相位; 所述的判定单元根据计算单元的结果,比较三次谐波和基波的相位差和幅值比例,如果两者之间的相位差进入预定的角度范围,且比例大于预定的阈值,则判定弧光故障; 所述的输出单元根据判断单元的判定结果,输出弧光故障检测结果。
2.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述的零序电流通过设置在各个出线上的零序电流互感器获得。
3.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述的采样单元实时同步采集同一母线上各个出线的三相电压和零序电流。
4.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述的采集单元包括低通滤波模块和AD采样模块。
5.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述的计算单元计算零序电压和零序电流三次谐波幅值和相位。
6.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述的判断单元根据计算单元计算的电流三次谐波幅值和相位与基波幅值和相位的关系,进行弧光故障判断。
7.按照权利要求1所述的中压系统弧光故障检测装置,其特征是所述三相电压和零序电流的采样频率为IKHz。
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