CN106950465B - 一种矿山低压电网漏电检选方法与系统 - Google Patents

一种矿山低压电网漏电检选方法与系统 Download PDF

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CN106950465B CN201710234927.5A CN201710234927A CN106950465B CN 106950465 B CN106950465 B CN 106950465B CN 201710234927 A CN201710234927 A CN 201710234927A CN 106950465 B CN106950465 B CN 106950465B
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Abstract

本发明公开了一种矿山低压电网漏电检选方法与系统，它包括的步骤是：步骤1)针对矿山树状结构的低压电网；在各个馈出线上的馈电开关的后端安装三相电压传感器和三相电流传感器；步骤2)对各个三相电压传感器和三相电流传感器采集数据并进行处理获得零序电压和标幺值重构后的零序电流，对滤波后的零序电压和重构后的零序电流进行上升沿的相位差比较，获得故障线路判定依据；步骤3)当电网中某点发生接地故障时，结合步骤2判定故障线路所在位置。本发明面对多级的矿山低压电网进行全面的故障点检测更为系统和全面，因此应用领域更加广泛。同时也解决了现有的小电流接地系统中，因零序电流信号过小而导致无法判出故障线路的技术问题。

Description

一种矿山低压电网漏电检选方法与系统
技术领域
本发明涉及一种矿山低压电网漏电检选方法与系统。
背景技术
当前，我国10KV以下矿山井下低压电网，发生接地漏电故障类型多为单相接地故障。当系统较小时，接地电容电流较小，多采用中性点不接地系统。当发生接地故障时，接地保护装置可以比较准确的选出故障线路，随着供电系统的不断增大，电缆长度大幅增加，这时，多采用中性点经消弧线圈或高阻接地系统，消弧线圈接地系统中，当发生接地故障时，接地电容电流很大，利用消弧线圈的电感电流对电网的接地电容电流进行补偿，使故障点的接地电流成为显著减小的残余电流；进而导致故障相接地电弧的恢复电压上升速度减慢，使电弧自行熄灭。但中性点经销弧线圈接地系统也存在自身缺点，消弧线圈需定量控制，既不能使残流过大，导致熄灭电弧困难，还应使失谐度控制在5％左右，避免发生串联谐振。另外，当消弧线圈处于过补偿状态，致使接地线路和非接地线路流过的故障线路零序电流方向相同，使选线装置的选线准确率大大降低，甚至无法选出故障线路。对于中性点经高阻接地的方式，与消弧线圈接地方式相似，但性质不同，消弧线圈是接近于开路的纯感性元件，感性电流和容性电流相位差180度，对电容电流起补偿作用。而高阻接地方式以电阻为主，与容性电流接近90度的相位差，接地电流为容性电流和电阻性电流的相量和，因此具有明显的谐振阻尼和加速衰减作用，这样既对发电机的绝缘安全有利。还可快速选出接地故障相。但高电阻接地方式下，为保障接地电弧瞬间熄灭，一般单相接地电流不应大于10A，因此只宜在规模较小的10KV及以下电网中应用，所以适用范围受到限制。
我国配电网中大部分采用中性点不接地或经消弧线圈接地系统。小电流接地系统多是中性点不接地系统和中性点经高电阻接地系统。配电网络中，从母线方向引出的多条馈出线可以是单级或多级网络，线路发生单相漏电故障时，系统参数对称性遭到破坏，中性点产生零序电压，产生的零序电流为线路对地电容电流或消弧线圈过补偿后的残流值，数值很小甚至在阈值以下，在进行检选过程中，故障特征不明显，存在盲区，会出现在一种故障情况下工作良好的检选装置，在另一种情况下发生失效的情况。
此外，在配电网络中，电缆的接地电容随环境、接地电阻等的变化而发生变化，这使得零序电流变化范围较大。在零序电流较小时，即使线路发生故障时，利用零序电流与电压的相位差也不易判定出。同样，因零序电压成分包含有行波、高频振荡、谐波和基波信号，利用稳态信号分量进行分析以期得的判定依据也难以获得较好的结果。而配电网络一旦发生单相接地故障，如不能及时切除，则可能进一步发展成两相短路接地故障，进而造成大面积停电等事故，严重影响煤矿的安全生产和人身安全。因此，全面、快速检选出网络中的故障线路并切除自然是保矿山安全生产和人身安全至关重要的事。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有小电流接地系统故障选线方法的不足，提出一种矿山低压电网漏电检选方法与系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种矿山低压电网漏电检选方法，它包括的步骤是：
步骤1)针对建立的树状结构的矿山低压电网，在各个馈出线上的馈电开关远离其母线的后端安装三相电压传感器和三相电流传感器；
步骤2)各个三相电压传感器和三相电流传感器进行数据采集并处理以获得零序电压和利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值重构后的零序电流，对滤波后的零序电压和重构后的零序电流进行上升沿的相位差比较，由相位差获得故障线路判定依据；
步骤3)当电网中某点发生接地故障时，结合步骤2的判定依据，通过各个三相电压传感器和三相电流传感器配套的零序电压电流处理单元与控制中心的总服务器进行通讯，综合确定故障线路所在位置。
所述步骤1)具体为：建立包括根电网以及多级子电网的树状结构的低压电网，其中，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线和与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器和三相电流传感器，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网的母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器和三相电流传感器；
所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元分别与控制中心的总服务器进行通讯；
所述步骤2)具体为：各个所述的零序电压电流处理单元中设有的控制器检测上述的三相电压传感器和三相电流传感器获得的相电压、相电流、当包括根电网在内的各电网中某点有漏电发生时，相应的该级电网中的所述控制器利用采集到的发生在该点处的馈出线的各相相电压、相电流的矢量和解算得到零序电压和零序电流；
利用带通滤波器，对得到的零序电压和零序电流分别采用5阶滤波器，通频带为40～70赫兹进行带通滤波，同时对滤波后零序电压和零序电流进行正弦化处理，使之瞬时幅值与相角的关系满足标准正弦波的零序电压
Figure BDA0001267659440000031
和零序电流
Figure BDA0001267659440000032
利用幅值检波器对满足标准正弦波特性的零序电压
Figure BDA0001267659440000033
和零序电流
Figure BDA0001267659440000034
检出最大幅值，利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值，对检出的零序电流的最大幅值进行放大重构；
利用相位比较器对滤波后的零序电压和重构后的零序电流，进行过零点比较，只比较上升沿，读取周期和相位差；
零序电压电流处理单元中设有的控制器对相位差进行判断，以零序电压过零点为基准，零序电压与零序电流的上升沿的相位差在
Figure BDA0001267659440000035
时，判定该馈出线为非故障线路；在
Figure BDA0001267659440000036
时，判定该馈出线为故障线路。
所述步骤3)包括：若根据步骤2)获得的各个电网中的各个零序电压和重构后的零序电流两者的相位差相等，同时，根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流且获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000037
和零序电流
Figure BDA0001267659440000038
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000039
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为主变压器与主开关之间，即主变压器输出端后主开关之前发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure BDA00012676594400000310
和零序电流
Figure BDA00012676594400000311
均满足欧姆定律
Figure BDA00012676594400000312
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为根电网的母线发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得与根电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA00012676594400000313
之间，同时该零序电流的幅值与连接在根电网的母线上的其它馈出线的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，其他馈出线上以及其他各级子电网中馈出线上获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000041
和零序电流
Figure BDA0001267659440000042
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000043
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与根电网的母线连接的该条馈出线的馈电开关的后端发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000044
之间，同时该零序电流的幅值在根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网以及与第一级子电网级联的其他各级子电网中的其他馈出线上获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000045
和零序电流
Figure BDA0001267659440000046
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000047
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定连接根电网的母线与第一级子电网的母线之间的馈出线路上的馈电开关的后端，即馈电开关靠近第一级子电网的母线一侧发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若经步骤2)获得与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000048
之间，同时该零序电流的幅值与连接在第一级子电网的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网中其他馈出线上以及与第一级子电网之后级联的其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000049
和零序电流
Figure BDA00012676594400000410
均满足欧姆定律
Figure BDA00012676594400000411
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地；
若同时获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流的相位差在
Figure BDA0001267659440000051
之间，且该处零序电流幅值大于与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电流的幅值，则判定第一级子电网的母线处和第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端一同发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，与第1级子电网的母线级联的第M级子电网的母线上连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000052
之间，2≤M≤N-1，M∈自然数，N∈自然数，同时该零序电流的幅值与第M级子电网的母线上连接其他馈出线上零序电流的幅值相比为最大且相位相反，零序电流的幅值由M、M-1、M-2直至3、2、1级子电网逐渐变小，从第M级子电网中其他馈出线上以及级联的直至第N级的其他子电网中的其他馈出线获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000053
和零序电流
Figure BDA0001267659440000054
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000055
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第M级子电网该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。
所述步骤3)还包括:
若第N级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000056
之间，该零序电流的幅值与连接在第N级子电网中的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，该零序电流的幅值由N级子电网直至根电网中的零序电流的幅值为最大且相位相反且零序电流的幅值由N、N-1，N-2直至1级子电网逐渐变小，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第N级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。
一种矿山低压电网漏电检选方法的系统，它包括由根电网以及多级子电网组成的树状结构的低压电网，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线以及与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器和三相电流传感器，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器和三相电流传感器；
所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元分别与控制中心的总服务器进行通讯；
所述零序电压电流处理单元包括与三相电压传感器和三相电流传感器连接的第一控制器，所述第一控制器通过第一带通滤波器与第一幅值检波器连接，所述第一控制器还通过第二带通滤波器与第二幅值检波器连接，所述第二幅值检波器经反相器处理后的信号与第一幅值检波器输出信号一同输入第一乘法器中，所述第一乘法器再与第二幅值检波器输出信号一同输入到第二乘法器中，所述的第一幅值检波器经第一跟随器和所述的第二乘法器经第二跟随器输出的信号一起经相位比较器比较后再送入第二微处理器，所述第二微处理器与控制中心的总服务器进行通讯。
本发明利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值，对检出的零序电流的最大幅值进行放大重构。采用相位比较器对滤波后的零序电压和重构后的零序电流，进行上升沿的相位差比较，获得非故障线路与故障线路的相位差区间，针对现有的矿山低压电网中的种种情况，从零序电压和零序电流的大小、方向和相位差等方面进行网络化的故障点遴选，有针对性的对主开关前、后以及各个子电力网络的前、后等故障点进行判别，综合进行选线。相比现有低压网络对电网故障点的零零散散的选线方式，解决了现有的小电流接地系统中，因零序电流信号过小而导致对故障线路的判别易出现失效的技术问题，同时，本技术方案，采用集成化的方式，对整个电网以及各个子电网的零序电压和零序电流进行采集并处理，尤其是面对多级的矿山低压电网的故障点甄别、检测更为系统和全面，因此应用领域也更为广泛。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为矿山低压电网示意图；
图3为零序电压电流处理单元示意图；
其中，1.三相电压传感器,2.三相电流传感器，3.第一微处理器，4.第一带通滤波器，5.第二带通滤波器，6.第一幅值检波器，7.第二幅值检波器，8.第一乘法器，9.第二乘法器，10.第一跟随器，11.第二跟随器，12.相位比较器，13.第二微处理器，14.零序电压电流处理单元，15.总服务器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明
图1-图3中，提供了一种矿山低压电网漏电检选方法，它包括的步骤是：
步骤1)针对建立的树状结构的矿山低压电网，在各个馈出线上的馈电开关远离其母线的后端安装三相电压传感器和三相电流传感器；
步骤2)各个三相电压传感器和三相电流传感器进行数据采集并处理以获得零序电压和利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值重构后的零序电流，对滤波后的零序电压和重构后的零序电流进行上升沿的相位差比较，由相位差获得故障线路判定依据；
步骤3)当电网中某点发生接地故障时，结合步骤2的判定依据，通过各个三相电压传感器和三相电流传感器配套的零序电压电流处理单元与控制中心的总服务器进行通讯，综合确定故障线路所在位置。
步骤1)具体为：建立包括根电网以及多级子电网的树状结构的低压电网，其中，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线和与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器和三相电流传感器，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网的母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器和三相电流传感器；
所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元分别与控制中心的总服务器进行通讯；
步骤2)具体为：各个所述的零序电压电流处理单元中设有的控制器检测上述的三相电压传感器和三相电流传感器获得的相电压、相电流、当包括根电网在内的各电网中某点有漏电发生时，相应的该级电网中的所述控制器利用采集到的发生在该点处的馈出线的各相相电压、相电流的矢量和平衡关系解算得到零序电压和零序电流；
利用带通滤波器，对得到的零序电压和零序电流分别采用5阶滤波器，通频带为40～70赫兹进行带通滤波，同时对滤波后零序电压和零序电流进行正弦化处理，使之瞬时幅值与相角的关系满足标准正弦波的零序电压
Figure BDA0001267659440000071
和零序电流
Figure BDA0001267659440000072
利用幅值检波器对满足标准正弦波特性的零序电压
Figure BDA0001267659440000073
和零序电流
Figure BDA0001267659440000074
检出最大幅值，利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值，对检出的零序电流的最大幅值进行放大重构；
利用相位比较器对滤波后的零序电压和重构后的零序电流，进行过零点比较，只比较上升沿，读取周期和相位差；
零序电压电流处理单元中设有的控制器对相位差进行判断，以零序电压过零点为基准，零序电压与零序电流的上升沿的相位差在
Figure BDA0001267659440000081
时，判定该馈出线为非故障线路；在
Figure BDA0001267659440000082
时，判定该馈出线为故障线路。
针对现有的矿山低压电网中的种种情况；
步骤3)包括：若根据步骤2)获得的各个电网中的各个零序电压和重构后的零序电流两者的相位差相等，同时，根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流且获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000083
和零序电流
Figure BDA0001267659440000084
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000085
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为主变压器与主开关之间，即主变压器输出端后主开关之前发生单相接地。这里所述的主开关在图2中位于000位置处。
步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000086
和零序电流
Figure BDA0001267659440000087
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000088
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为根电网的母线发生单相接地。这里所述的根电网的母线在图2中位于000位置的后方。
步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得与根电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000089
之间，同时该零序电流的幅值与连接在根电网的母线上的其它馈出线的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，其他馈出线上以及其他各级子电网中馈出线上获得的各个零序电压
Figure BDA00012676594400000810
和零序电流
Figure BDA00012676594400000811
均满足欧姆定律
Figure BDA00012676594400000812
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与根电网的母线连接的该条馈出线的馈电开关的后端发生单相接地。这里所述的馈出线的馈电开关在图2中位于100位置处。
步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000091
之间，同时该零序电流的幅值在根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网以及与第一级子电网级联的其他各级子电网中的其他馈出线上获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000092
和零序电流
Figure BDA0001267659440000093
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000094
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定连接根电网的母线与第一级子电网的母线之间的馈出线路上的馈电开关的后端，即馈电开关靠近第一级子电网的母线一侧发生单相接地。这里所述的馈出线的馈电开关在图2中位于200位置处。
步骤3)还包括:
若经步骤2)获得与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000095
之间，同时该零序电流的幅值与连接在第一级子电网的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网中其他馈出线上以及与第一级子电网之后级联的其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000096
和零序电流
Figure BDA0001267659440000097
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000098
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地；这里所述的馈出线的馈电开关在图2中位于2100位置处。
若同时获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流的相位差在
Figure BDA0001267659440000099
之间，且该处零序电流幅值大于与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电流的幅值，则判定第一级子电网的母线处和第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端一同发生单相接地。在图2中还包括位于200位置处的。
步骤3)还包括:
若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，与第1级子电网的母线级联的第M级子电网的母线上连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000101
之间，2≤M≤N-1，M∈自然数，N∈自然数，同时该零序电流的幅值与第M级子电网的母线上连接其他馈出线上零序电流的幅值相比为最大且相位相反，零序电流的幅值由M、M-1、M-2直至3、2、1级子电网逐渐变小，从第M级子电网中其他馈出线上以及级联的直至第N级的其他子电网中的其他馈出线获得的各个零序电压
Figure BDA0001267659440000102
和零序电流
Figure BDA0001267659440000103
均满足欧姆定律
Figure BDA0001267659440000104
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第M级子电网该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。这里M级为第3级子电网，所述的馈出线的馈电开关在图2中的位于300位置处以及级联的3100、3200、3201和3210、3220位置处。
步骤3)还包括:
若第N级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure BDA0001267659440000105
之间，该零序电流的幅值与连接在第N级子电网中的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，该零序电流的幅值由N级子电网直至根电网中的零序电流的幅值为最大且相位相反且零序电流的幅值由N、N-1，N-2直至1级子电网逐渐变小，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第N级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。这里，矿山低压电网N＝4，所述的馈出线的馈电开关在图2中位于3221、3222位置处。
在该低压电力网络中，这里还提供了一种矿山低压电网漏电检选方法的系统，它包括由根电网以及多级子电网组成的树状结构的低压电网，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线以及与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器1和三相电流传感器2，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器1和三相电流传感器2；
所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元14分别与控制中心的总服务器15进行通讯；
所述零序电压电流处理单元包括与三相电压传感器1和三相电流传感器2连接的第一控制器3，所述第一控制器3通过第一带通滤波器4与第一幅值检波器6连接，所述第一控制器3还通过第二带通滤波器5与第二幅值检波器7连接，所述第二幅值检波器7经反相器处理后的信号与第一幅值检波器6输出信号一同输入第一乘法器中8，所述第一乘法器8再与第二幅值检波器7输出信号一同输入到第二乘法器9中，所述的第一幅值检波器6经第一跟随器10和所述的第二乘法器9经第二跟随器11输出的信号一起经相位比较器12比较后再送入第二微处理器13，所述第二微处理器13与控制中心的总服务器15进行通讯。
由此，本发明中具体实施方式的描述，并非是对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明技术方案前提下，本领域普通技术人员对技术方案所做出的任何变形和改进将仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征是，它包括的步骤是：步骤1)针对建立的树状结构的矿山低压电网，在各个馈出线上的馈电开关远离其母线的后端安装三相电压传感器和三相电流传感器；步骤2)各个三相电压传感器和三相电流传感器进行数据采集并处理以获得零序电压和利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值重构后的零序电流，对滤波后的零序电压和重构后的零序电流进行上升沿的相位差比较，由相位差获得故障线路判定依据；步骤3)当电网中某点发生接地故障时，结合步骤2的判定依据，通过各个三相电压传感器和三相电流传感器配套的零序电压电流处理单元与控制中心的总服务器进行通讯，综合确定故障线路所在位置；
所述步骤1)具体为：建立包括根电网以及多级子电网的树状结构的低压电网，其中，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线和与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器和三相电流传感器，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网的母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器和三相电流传感器；所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元分别与控制中心的总服务器进行通讯；所述步骤2)具体为：各个所述的零序电压电流处理单元中设有的控制器检测上述的三相电压传感器和三相电流传感器获得的相电压、相电流、当包括根电网在内的各电网中某点有漏电发生时，相应的该级电网中的所述控制器利用采集到的发生在该点处的馈出线的各相相电压、相电流的矢量和解算得到零序电压和零序电流；利用带通滤波器，对得到的零序电压和零序电流分别采用5阶滤波器，通频带为40～70赫兹进行带通滤波，同时对滤波后零序电压和零序电流进行正弦化处理，使之瞬时幅值与相角的关系满足标准正弦波的零序电压
Figure FDA0004062785040000021
和零序电流
Figure FDA0004062785040000022
利用幅值检波器对满足标准正弦波特性的零序电压
Figure FDA0004062785040000023
和零序电流
Figure FDA0004062785040000024
检出最大幅值，利用零序电压和零序电流最大幅值之比作为标幺值，对检出的零序电流的最大幅值进行放大重构；利用相位比较器对滤波后的零序电压和重构后的零序电流，进行过零点比较，只比较上升沿，读取周期和相位差；零序电压电流处理单元中设有的控制器对相位差进行判断，以零序电压过零点为基准，零序电压与零序电流的上升沿的相位差在
Figure FDA0004062785040000025
时，判定该馈出线为非故障线路；在
Figure FDA0004062785040000026
时，判定该馈出线为故障线路；
所述步骤3)包括：若根据步骤2)获得的各个电网中的各个零序电压和重构后的零序电流两者的相位差相等，同时，根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流且获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000027
和零序电流
Figure FDA0004062785040000031
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000032
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为主变压器与主开关之间，即主变压器输出端后主开关之前发生单相接地。
2.根据权利要求1所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000033
和零序电流
Figure FDA0004062785040000034
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000035
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，则判定为根电网的母线发生单相接地。
3.根据权利要求2所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得与根电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure FDA0004062785040000036
之间，同时该零序电流的幅值与连接在根电网的母线上的其它馈出线的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，其他馈出线上以及其他各级子电网中馈出线上获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000037
和零序电流
Figure FDA0004062785040000038
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000041
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与根电网的母线连接的该条馈出线的馈电开关的后端发生单相接地。
4.根据权利要求3所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，经步骤2)获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure FDA0004062785040000042
之间，同时该零序电流的幅值在根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网以及与第一级子电网级联的其他各级子电网中的其他馈出线上获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000043
和零序电流
Figure FDA0004062785040000044
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000045
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定连接根电网的母线与第一级子电网的母线之间的馈出线路上的馈电开关的后端，即馈电开关靠近第一级子电网的母线一侧发生单相接地。
5.根据权利要求4所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若经步骤2)获得与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端的三相电压传感器和三相电流传感器获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure FDA0004062785040000051
之间，同时该零序电流的幅值与连接在第一级子电网的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，第一级子电网中其他馈出线上以及与第一级子电网之后级联的其他各级子电网中获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000052
和零序电流
Figure FDA0004062785040000053
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000054
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定与第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地；若同时获得根电网的母线与第一级子电网的母线之间连接的一条馈出线上的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流的相位差在
Figure FDA0004062785040000055
之间，且该处零序电流幅值大于与第一级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电流的幅值，则判定第一级子电网的母线处和第一级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端一同发生单相接地。
6.根据权利要求5所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若根电网直至多级子电网中均获得零序电压和零序电流，与第1级子电网的母线级联的第M级子电网的母线上连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure FDA0004062785040000061
之间，2≤M≤N-1，M∈自然数，N∈自然数，同时该零序电流的幅值与第M级子电网的母线上连接其他馈出线上零序电流的幅值相比为最大且相位相反，零序电流的幅值由M、M-1、M-2直至3、2、1级子电网逐渐变小，从第M级子电网中其他馈出线上以及级联的直至第N级的其他子电网中的其他馈出线获得的各个零序电压
Figure FDA0004062785040000062
和零序电流
Figure FDA0004062785040000063
均满足欧姆定律
Figure FDA0004062785040000064
其中Z为各级子电网的各个馈出线路阻抗，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第M级子电网该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。
7.根据权利要求6所述的一种矿山低压电网漏电检选方法，其特征在于，所述步骤3)还包括:若第N级子电网的母线连接的一条馈出线上设有的馈电开关的后端获得的零序电压和重构后的零序电流两者的相位差在
Figure FDA0004062785040000065
之间，该零序电流的幅值与连接在第N级子电网中的其他馈出线上的零序电流的幅值相比为最大且相位相反，该零序电流的幅值由N级子电网直至根电网中的零序电流的幅值为最大且相位相反且零序电流的幅值由N、N-1，N-2直至1级子电网逐渐变小，主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有的三相电流传感器采集并解算得到的零序电流等于零，则判定第N级子电网的母线连接的该条馈出线上设有的馈电开关的后端发生单相接地。
8.一种实现权利要求1至7任意一项所述矿山低压电网漏电检选方法的系统，其特征在于，它包括由根电网以及多级子电网组成的树状结构的低压电网，根电网以及多级子电网中分别包括各自的母线以及与其母线连接的至少一条馈出线，主变压器与所述根电网的母线之间通过主开关连接，由根电网直至多级子电网的母线与母线之间通过各自的设有至少一个馈电开关的一条馈出线依次级联，在主开关的后端即靠近所述根电网的母线侧的接线上设有三相电压传感器(1)和三相电流传感器(2)，在与根电网的母线连接的至少一条馈出线上以及与由根电网直至各级子电网母线与母线之间依次级联的至少一条馈出线上设有的馈电开关的后端即远离其所在级的母线一侧同样设有三相电压传感器(1)和三相电流传感器(2)；所述的根电网直至多级子电网中的各个三相电压传感器和三相电流传感器通过与之配套的零序电压电流处理单元(14)分别与控制中心的总服务器(15)进行通讯；所述零序电压电流处理单元包括与三相电压传感器(1)和三相电流传感器(2)连接的第一控制器(3)，所述第一控制器(3)通过第一带通滤波器(4)与第一幅值检波器(6)连接，所述第一控制器(3)还通过第二带通滤波器(5)与第二幅值检波器(7)连接，所述第二幅值检波器(7)经反相器处理后的信号与第一幅值检波器(6)输出信号一同输入第一乘法器中(8)，所述第一乘法器(8)再与第二幅值检波器(7)输出信号一同输入到第二乘法器(9)中，所述的第一幅值检波器(6)经第一跟随器(10)和所述的第二乘法器(9)经第二跟随器(11)输出的信号一起经相位比较器(12)比较后再送入第二微处理器(13)，所述第二微处理器(13)与控制中心的总服务器(15)进行通讯。
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