CN106199300A - 一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法，通过搭建测试平台，选择变压器中性点接地方式，选择发生故障的线路类型，选择单相接地线路的位置、接地时刻和接地类型，来模拟故障发生，并给出测试效果评价。本发明提出的测试平台以电容器组的集中参数代替线路分布参数模拟真实配电网的参数，通过降压变压器、调压器、升压变压器与外网安全隔离，不影响外网的安全稳定运行。本发明提出的测试方法用于小电流接地系统单相故障选线装置的测试，对市场上现有各厂家的产品进行实验测试并给出综合评价，提高接入电网的故障选线装置产品的质量。

Description

一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法

技术领域

本发明涉及一种电力网故障选线装置的测试方法，尤其是涉及一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法。

背景技术

电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统诸多方面的综合性技术课题，它直接关系到供电可靠性、线路和设备的绝缘水平、单相短路电流对设备的损伤程度、继电保护装置的功能以及对通信系统、人身安全的影响。与输电网仅采用中性点直接接地不同，配电网主要采用中性点对地绝缘、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地这三种接地方式，而每种接地方式都有不同的特点和适用场合。目前我们国家主要有三种：①自动消弧线圈接地方式、这种接地方式占有80%的比例；②电阻接地方式、主要应用在广州、深圳、上海、北京等大中城市以电缆为主的配电网；③中性点对地绝缘方式，主要应用在农村小规模架空线路为主的配电网。

随着配电网的发展，特别是架空电缆混合配电线路的大量应用和绝缘导线的大量应用，使配电网接地方式上遇到了一些难以突破的技术瓶颈，如：消弧线圈接地方式的安全瓶颈、选线瓶颈和容量瓶颈；电阻接地方式的供电可靠性瓶颈和安全瓶颈。这些技术瓶颈严重地影响了配电网的供电可靠性和人身安全，己到了非解决不可的地步。因而研究配电网中性点接地方式在发展中遇到的技术瓶颈，研究突破这些技术瓶颈的方法与措施。是提高配电网的供电可靠性与安全性的迫切需要，特别找到配电网中性点接地的新方法、新技术，或者通过研究开发出新的配电网中性点接地装置，去实现配电网中性点接地的更新换代是非常必要的。

中性点经消弧线圈接地主要用于电容电流大于于10A的配电网，为保证供电的连续性和可靠性，规程规定可以带单相接地故障运行2小时。这是基于以架空线为主的配电线路的接地故障大多为瞬时性故障，经消弧线圈补偿后的故障点残流小于电网熄弧临界值，可促使电弧熄灭，使故障恢复使供电可靠性得到提高。配电网采用预调式消弧线圈接地是控制接地电流降低配电网雷击建弧率的主要措施。但消弧线圈接地又存在一些问题，因为配电网永发生永久性接地故障，如绝缘子、电缆头击穿，绝缘导线雷击断线并落地，经消弧线圈补偿后的故障点残流虽小于电网熄弧临界值，但并不能让故障点的绝缘得到恢复，当有人接触时会发生人身安全事故。另外，由于经消弧线圈补偿后的故障点残流小，带来了配电网接地选线的困难，虽然国内外在接地选线上做了大量的研究，但至今仍未找到对补偿电网精准可靠的接地选线方法。专利文献2009101891816中公开了一种中性点接地系统故障选线装置，能够相对快速准确的选出中性点接地系统中发生接地故障的馈线，但是配电网接地选线的精度仍然有待提高；专利文献2015102467450中公开了一种中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障定位方法，基于调容式消弧线圈自身，不依靠过多的外部设备，扰动信号的幅值可控，通过控制晶闸管的导通角，使得扰动信号在不同接地电阻情况下，都能有足够的强度被检测到，提高了方案的可操作性，但是其在配电网中的实际使用效果仍然有待研究。

目前，我国10kV配网普遍采用不接地形式或经消弧线圈接地的小电流接地形式（小电流接地系统），由于故障电流小，系统可带故障持续运行一定时间，不影响对负荷的连续供电，因此提升了供电可靠性。但是，由于故障电流微弱、接地过程复杂、电弧不稳定等原因，小电流接地系统单相接地故障的检测一直是一项重要工作，尤其是经消弧线圈接地的配电网系统，成功选线的准确率最低。目前，市场上针对小电流接地系统单相接地故障的选线装置已经很多，但是质量参差不齐，亟需开展对小电流接地系统单相接地故障选线装置的实验检测工作，增强小电流接地故障选线装置的检测能力，提升相关入网设备的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，基于国家电网的已有实验室，搭建了小电流接地系统单相故障选线装置测试平台，针对市场上现有各厂家的产品进行实验测试并给出综合评价，以提高接入电网的故障选线装置产品的综合质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法，包括：

1）搭建小电流接地系统故障选线装置测试平台；

2）选择变压器中性点的接地方式

根据10kV配电网的运行情况，选择不接地或者经消弧线圈接地的工作方式；

3）选择发生故障的线路类型

可分别选择电缆、架空、混合线路进行实验测试。

4）选择单相接地线路的位置、接地时刻以及接地类型

通过选择投切电容的容量设置零序电流，模拟变电站出口接地、线路末端接地；可选择电压波峰接地、电压过零点接地、电压相位60°接地几种情况进行测试；通过设置接地电阻设置高阻接地与金属性接地；

5）模拟故障发生

分别测试瞬时故障与永久性故障的应用效果；

6）测试效果评价。

进一步的，测试平台包括：降压变压器、调压变压器、升压变压器、电容器、柱上开关、多条试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置，其中，所述试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置均连接至10kv母线上；10kv母线通过外部线路上的降压变压器、调压变压器、升压变压器连接至外部10kv南缆线；电容器配置在多条试验线路上，上述各线路上配置有柱上开关；所述真值配电网试验系统以电容器组的集中参数代替线路分布参数模拟真实配电网的参数。

进一步的，所述测试平台通过降压变压器、调压器、升压变压器与外网安全隔离，不影响外网的安全稳定运行。

进一步的，所述测试平台包括三条试验线路，可选接五条实际线路中的三条，所述五条实际线路包含电缆线路一条、架空线路两条、混合线路两条，通过选择各条线路中投切的电容容量可以设定回路中产生零序电流大小。

进一步的，所述电流范围为1.5A-30A。

进一步的，所述消弧线圈类型包括相控、调匝、偏磁和调容。

进一步的，所述测试效果评价包括针对每个特定工作点测试三次，按测试效果取0、1、2、3分记入总分，最终得到各待测产品的测试综合得分，经过加权平均，得到小电流接地系统故障选线装置的动作准确率统计。

本发明的有益效果是：本发明提供的小电流接地系统故障选线装置测试平台，利用降压变压器、调压器、升压变压器进行安全隔离，确保不影响外网的安全稳定运行；可以模拟配电网的各种倒闸操作，能进行带电安全培训，故障应急处理教学培训，可以模拟多种配电网故障，并可以进行跨步电压试验，可以真实再现故障现象、声情并茂；能进行配电网故障分析处理研究，可以开展配电网相关技术专题研究、试验，可以对配电网新产品进行在线运行检测、试验；小电流接地系统测试平台集教学培训、故障再现及研究、试验于一体，将有助于提高供电公司配电网精益运维水平，提升配电人员检修、维护、故障处置能力，提高培训效果；该测试平台还能够有效的给出小电流接地系统故障选线装置的动作准确率统计，给出故障选线装置的性能以供参考，确保接入电网的设备的性能，保障电力网的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例测试方法的流程图。

图2为小电流接地系统故障选线装置测试平台试验拓扑示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

附图1为本实施例的流程图。

首先，根据真值配电网培训试验系统搭建小电流接地系统故障选线装置测试平台，以电容器组等集中参数代替线路分布参数模拟真实配电网的参数，包括变电所子系统、线路子系统、故障试验及处理子系统，主要由降压变压器、调压器、升压变压器、开关柜、电容器组、柱上开关、架空线路、模拟故障点以及故障试验系统控制屏、消弧选线装置和综合自动化系统等组成。测试平台包括：降压变压器、调压变压器、升压变压器、电容器、柱上开关、多条试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置，其中，所述试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置均连接至10kv母线上；10kv母线通过外部线路上的降压变压器、调压变压器、升压变压器连接至外部10kv南缆线；电容器配置在多条试验线路上，上述各线路上配置有柱上开关；所述真值配电网试验系统以电容器组的集中参数代替线路分布参数模拟真实配电网的参数。

小电流接地系统故障选线装置测试平台实验拓扑如图2所示，测试平台的10kv母线通过降压变压器、调压变压器和升压变压器与外部线路10kv缆线隔离，可以有效防止测试故障选线装置时产生的尖峰脉冲等刺激信号对外部供电网产生的影响，确保测试平台的测试工作不影响外部电力网的安全稳定运行。待检测的小电流接地系统故障选线装置接入到测试平台的10kv母线中，2为故障消弧装置，测试平台共有三条试验线路，可选接五条实际线路中的三条，其中包含电缆线路一条、架空线路两条、混合线路两条。如图2中所示，测试平台的三条试验线路均接入到故障点设置区域，检测试验时，在不同的线路上设置故障点，以检测故障选线装置的性能。

三条试验线路上均设置有电容器，通过选择各条线路中投切的电容容量可以设定回路中产生零序电流大小，以实现对故障选线装置应用效果的判断。本发明中提供的电容电流范围为1.5A~30A左右。

各分支线路上均设置有柱上开关，本实施例中柱上开关可采用柱上隔离开关。柱上隔离开关主要用于隔离电路，分闸状态有明显断口，便于线路检修、重构运行方式、有三极联动、单极操作两种形式。

本发明提出的测试平台用降压变压器、调压器、升压变压器进行安全隔离，可以有效防止测试故障选线装置时产生的尖峰脉冲等刺激信号对外部供电网产生的影响，确保试验系统的测试工作不影响外部电力网的安全稳定运行，该测试平台具备其他优点：1）可以模拟配电网的各种倒闸操作，具备遥测、遥信、遥控功能，可实现远方、就地操作；能进行带电安全培训，故障应急处理教学培训。2）通过故障试验及处理子系统与微机保护结合，可以模拟多种配电网故障，如：单相永久接地及精确选线、单相瞬时和过渡电阻接地判断（选线不动作）、断线判断及选线、三相短路、两相短路等，并可以进行跨步电压试验。可以真实再现故障现象、声情并茂；能进行配电网故障分析处理研究。3）可以开展配电网相关技术专题研究、试验。如：配电网参数测量试验、配电网的电能质量研究试验、配电网的雷电过电压及防雷措施试验、配电网内过电压研究试验等。4）可以对配电网新产品进行在线运行检测、试验，如：配电网动态接地成套装置开发研究试验，配电网接地选线与消谐、消弧装置开发研究试验，配电网故障智能诊断装置开发研究试验，配电网智能无功补偿装置开发研究试验，配电网谐波处理装置开发研究试验，配电网故障智能定位装置开发研究试验，配电网自动化设备的研究开发研究试验等。

搭建好测试平台以后，如附图1中流程图所示，采用的如下测试方案测试故障选线装置的性能：

1）选择变压器中性点接地方式

根据10kV配电运行情况，选择不接地或者经消弧线圈接地的工作方式。分别针对目前市面上采用的相控、调匝、偏磁、调容等类型的消弧线圈进行针对性测试。目前测试平台未考虑接地运行方式，如果有相关的实验需要，可以通过增加相应的装置来满足实验要求。

2）选择发生故障的线路类型

可分别选择电缆、架空、混合线路进行实验测试，多种类型的线同时测试，可以有效提升测试平台的检验性能。

3）选择单相接地线路的位置

通过选择投切电容的多少设置零序电流，以模拟变电站出口接地、线路末端接地。本实施例中提供了四种类型的10kv移相电容器，0.5-1μF、1.5-2μF、3-4μF、6-8μF，它们的数量均为9或12只，通过选择投切电容来的多少，来设置零序电流，本实施例中测试平台能够提供的电流范围为1.5A-30A。

4）选择接地时刻

由于单相接地的故障电流波形与接地点电压的情况有关，因此，需要对接地时刻接地相电压的相位进行控制，可选择电压波峰接地、电压过零点接地、电压相位60°接地几种情况进行测试。

5）选择单相接地类型

可通过设置接地电阻设置高阻接地与金属性接地。

6）模拟故障发生

分别测试瞬时故障与永久性故障的应用效果。

7）测试效果评价

针对每个特定工作点测试三次，按测试效果取0、1、2、3分记入总分。最终得到各厂家产品测试综合得分，经过加权平均，得到小电流接地系统故障选线装置的动作准确率统计。

本发明提出的小电流接地系统故障选线装置的测试方法，可以有效的得到小电流接地系统故障选线装置的动作准确率统计，进而可以准确的评估小电流接地系统故障选线装置的性能。采用本发明提出的小电流接地系统故障选线装置的测试方法，可以提高电力公司在小电流接地系统选线装置测试领域的实验检测能力，提升对相关入网设备的管控能力。本发明中搭建的小电流接地系统故障选线装置测试平台用降压变压器、调压器、升压变压器进行安全隔离，确保不影响外网的安全稳定运行。还可用于教学培训、故障再现及研究、试验，将有助于提高电力公司配电网精益运维水平，提升配电人员检修、维护、故障处置能力，提高培训效果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种小电流接地系统故障选线装置的测试方法，其特征在于，包括：

1）搭建小电流接地系统故障选线装置测试平台；

2）选择变压器中性点的接地方式；

根据10kV配电网的运行情况，选择不接地或者经消弧线圈接地的工作方式；

3）选择发生故障的线路类型；

可分别选择电缆、架空、混合线路进行实验测试；

4）选择单相接地线路的位置、接地时刻以及接地类型；

通过选择投切电容的容量设置零序电流，模拟变电站出口接地、线路末端接地；可选择电压波峰接地、电压过零点接地、电压相位60°接地几种情况进行测试；通过设置接地电阻设置高阻接地与金属性接地；

5）模拟故障发生；

分别测试瞬时故障与永久性故障的应用效果；

6）测试效果评价。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试平台包括：降压变压器、调压变压器、升压变压器、电容器、柱上开关、多条试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置，其中，所述试验线路、故障选线装置以及故障消弧装置均连接至10kv母线上；10kv母线通过外部线路上的降压变压器、调压变压器、升压变压器连接至外部10kv南缆线；电容器配置在多条试验线路上，上述各线路上配置有柱上开关；所述真值配电网试验系统以电容器组的集中参数代替线路分布参数模拟真实配电网的参数。

3.据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述测试平台通过降压变压器、调压器、升压变压器与外网安全隔离，不影响外网的安全稳定运行。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述测试平台包括三条试验线路，可选接五条实际线路中的三条，所述五条实际线路包含电缆线路一条、架空线路两条、混合线路两条，通过选择各条线路中投切的电容容量可以设定回路中产生零序电流大小。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述电流范围为1.5A-30A。

6.根据权利要求1或5所述的测试方法，其特征在于，所述消弧线圈类型包括相控、调匝、偏磁和调容。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述测试效果评价包括针对每个特定工作点测试三次，按测试效果取0、1、2、3分记入总分，最终得到各待测产品的测试综合得分，经过加权平均，得到小电流接地系统故障选线装置的动作准确率统计。