CN105572533B - 一种识别瞬时性故障与永久性故障的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种原理简单、结构简单且成本低的识别瞬时性故障与永久性故障的方法。本发明包括以下步骤：（1）对普通柱上式真空断路器上电后的首次断开电流特性进行记录，获得上电后的首次断开的电流特性；（2）在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，此时，高压电容器、电源和配电变压器共同构成一回路；（3）在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流；（4）将步骤（1）获得的上电后的首次断开的电流特性与步骤（3）中获得的高压电容器回路中的电流值进行比较；（5）当高压电容器回路中的电流值比上电后的首次断开的电流值小，则可判定为永久性故障；否则，为瞬时性故障。本发明可应用于故障检测领域。

Description

一种识别瞬时性故障与永久性故障的方法
技术领域
本发明涉及一种配电线路故障检测领域，尤其涉及一种配电线路中的识别瞬时性故障与永久性故障的方法。
背景技术
由于配电线路短路故障的70%～80%为瞬时性故障，所以采用自动重合闸可以有效提高供电可靠性。但是，短路故障也有一部分为永久性故障。当永久性故障出现时，断路器自动重合，一方面配电网络将再次遭受短路电流的冲击，由此造成系统电压暂降，甚至可能引发其他事故；另一方面继电保护再次使断路器断开，断路器在短时间内连续两次切断短路电流，将缩短断路器的使用寿命，甚至可能造成断路器爆炸。
虽然自动重合闸能够成功地重合于瞬时性故障，但对于永久性故障却无能为力。为此，自动重合闸需要快速自动识别瞬时性故障和永久性故障，即在断路器重合之前能够识别出故障性质，然后决定是否重合。
采用快速自动识别瞬时性故障和永久性故障的技术应用于配电线路的分支、分段断路器，可以有效避免变电站馈线断路器自动重合于永久性故障的不良后果，进一步提高配电网络的供电可靠性。
针对上述问题，美国S&C公司开发的智能脉冲式重合器是配电领域极具革命性、创新性的智能配电网保护产品。它采用独特的脉冲关合技术，极大地减少了永久性故障对系统的冲击。脉冲关合技术是在电压波形过零后118°角时使其触头合闸，并在3～8ms之内触头打开，将此段时间内产生的电流脉冲波形数据与模型数据库中的已存的40000次试验结果状况相比较，确认是否有故障存在。该重合器具有诸多优点，如：1、分相真空灭弧，开断能力强；2、独特的分相电磁操动机构，保证触头的快速分合。操作方式灵活，电动和手动均可；3、整体式高精度电流传感器和电压传感器，检测监视三相电流和两侧各相电压；4、根据需要在单侧或两侧装设整体式电源模块，提供整套设备的工作电源；5、一体式结构，分相分合闸指示器、操动机构等均具有可靠的密封性，无外部传动部分，可在任何恶劣的环境下可靠运行；6、可根据需要在单侧或两侧装设避雷器；等等。但其也存在缺点，如：成本高，不是一般用户能够接受的；需要硬件（三相独立机构的快速开关）和软件（40000次试验数据）的配合，其过程复杂，这也是造成其成本高企的其中一个原因。
鉴于上述重合器中存在的问题，大连理工大学电力电子实验室研究了较为简单的识别方法——“脉冲放电法”。该方法是在普通柱上式真空断路器主触头上并联真空触发放电间隙，在主触头开断短路电流后的瞬间，利用电力电子电路控制其触发端使间隙短时放电导通并检测短路电流是否依然存在，以此来判断瞬时性故障或永久性故障。该方法原理简单，采用真空触发放电间隙可实现时间控制较精准且较三相独立电磁操动机构简单、可靠，为此估计会比智能脉冲式重合器价格低。由于真空触发放电间隙及触发控制电路等增加的直接成本估计会在4000～8000元/台。这一方案具有其自身的优点，如：原理简单；放电间隙的触发导通时间较精准；等等。但其成本依然较高，也需要投入需要并联真空触发放电间隙、触发端的电力电子控制电路和相应判断软件才能实现，其过程亦较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种原理简单、结构简单且成本低的识别瞬时性故障与永久性故障的方法。
本发明所采用的技术方案是，所述方法包括以下步骤：
（1）对普通柱上式真空断路器上电后的首次断开电流值进行记录，获得上电后的首次断开的电流值；
（2）在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，此时，高压电容器、电源和配电变压器共同构成一回路；
（3）在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流；
（4）将步骤（1）获得的上电后的首次断开的电流值与步骤（3）中获得的高压电容器回路中的电流值进行比较；
（5）当高压电容器回路中的电流值比上电后的首次断开的电流值小，则可判定为永久性故障；否则，为瞬时性故障。
本发明将上电后的首次断开电流值进行记录，在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流并将上电后的首次断开电流值进行比较。根据大小来判断短路故障是否依然存在。该方法原理简单，增加的直接成本不到1000元/台。故其成本低下，一般的企业都可应用。
进一步地，在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流时是通过检测回路中的配电变压器负载两端的电压值来获得的。通过检测回路中的负载两端是否具有电压差，利用电压的反应灵敏度来确定其中是否有电流通过，从而快速判断为瞬时性故障还是永久性故障，从而为下一步的开关合闸和维修工作给出指示。
本发明的有益效果是：本发明在在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，利用瞬时断电后检测的回路电流值，判断出是瞬时性故障还是永久性故障，其原理简单，过程简单，成本低下，能为一般企业所接受。
附图说明
图1是本发明实施例的简易原理示意图。
具体实施方式
本发明方法是采用一种比较电流大小的方法来获知故障类型的。对普通柱上式真空断路器上电后的首次断开电流值进行记录，获得上电后的首次断开的电流值；在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，此时，高压电容器、电源和配电变压器共同构成一回路；在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流；将上述获得的上电后的首次断开的电流值与高压电容器回路中的电流值进行比较；当高压电容器回路中的电流值比上电后的首次断开的电流值小，则可判定为永久性故障；否则，为瞬时性故障。在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流时是通过检测回路中的配电变压器负载两端的电压值来获得的。
如图1所示，To为电源，CP为与断路器主触头并联的高压电容器，RL、LL为线路阻抗，RT1、LT1和RT2、LT2均为配电变压器的阻抗。由于线路阻抗相对于负载（配电变压器）阻抗小很多，即线路阻抗<<负载阻抗，可以忽略不计，所以A´与A对E的电压相等，在线路由于短路而自动跳闸后的瞬间，只要检测到UAE→0，即可判断其回路阻抗趋向于零，即为永久性故障。
与现有技术相比，本发明方法原理简单可靠，成本低，其技术效果和经济效益方面具有突出的一面。
本发明可应用于配电线路故障检测领域。

Claims (2)

1.一种识别瞬时性故障与永久性故障的方法,其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）对普通柱上式真空断路器上电后的首次断开电流值进行记录，获得上电后的首次断开的电流值；
（2）在普通柱上式真空断路器主触头上并联高压电容器，此时，高压电容器、电源和配电变压器共同构成一回路；
（3）在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流；
（4）将步骤（1）获得的上电后的首次断开的电流值与步骤（3）中获得的高压电容器回路中的电流值进行比较；
（5）当高压电容器回路中的电流值比上电后的首次断开的电流值小，则可判定为永久性故障；否则，为瞬时性故障。
2.根据权利要求1所述的一种识别瞬时性故障与永久性故障的方法,其特征在于：在主触头开断短路电流后的瞬间，检测高压电容器回路中的电流时是通过检测回路中的配电变压器负载两端的电压值来获得的。
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