CN107561404B - 一种谐振接地系统的电压选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种谐振接地系统的电压选线方法，所述方法包括：构建拓扑结构灵活可变、两路电源可互供的谐振接地系统；通过分割配电网确定故障出线。本发明提供一种谐振接地系统的电压选线方法，通过建立谐振接地系统克服了利用电流选线存在的大量弊端，可大大提高故障选线正确率，实现谐振接地配电网单相接地故障可靠选线，有利于配网单相接地故障处理的自动化。

Description

一种谐振接地系统的电压选线方法

技术领域

本发明属于配电网技术领域，具体涉及一种谐振接地系统的电压选线方法。

背景技术

配电网中单相接地故障达到了配网所有故障数量的80％。为了减少停电、提高电网运行可靠性，目前我国大多城乡配中压电网普遍采取了中性点经消弧线圈的接地方式，可以在系统发生单相接地故障时继续运行1～2个小时，以便故障抢修和负荷转移。因此，发生永久性单相接地故障时现场需要首先从配网变电站多条甚至数十条出线中准确找出发生故障的中压出线，再进行相关操作。由于中性点谐振接地方式下，单相接地故障下此类线路的故障电流非常小，故障特征不明显，因此其馈线电流保护会因为灵敏度不足无法反应单相接地故障，需要通过选线装置选出故障出线以便将故障线路隔离。

当前，配电网谐振接地系统的单相接地故障选线普遍采用基于暂态或稳态故障电流的选线原理，而利用电流选线受选线算法、系统运行方式、接地过渡电阻、干扰和互感器误差等原因普遍存在可靠性不佳的问题，现场难以根据其选线结果进行操作决策。目前现场仅将小电流接地选线装置的结果作为参考，并不作为故障处理依据，依然依靠人工试拉闸的方法确定故障出线。若选线装置选线错误，现在只能通过逐条试拉闸来确定并隔离故障出线，往往造成用户的不必要停电。这种不可靠的自动选线配合人工试拉闸的单相接地故障隔离方法既不利于进一步提高配电网供电可靠性，也不利于实现自动化处理配电网单相接地故障。

发明内容

针对目前配电网谐振接地系统现场缺乏行之有效的单相接地故障选线依据与方法的问题，本发明提供一种谐振接地系统的电压选线方法，通过建立谐振接地系统克服了利用电流选线存在的大量弊端，可大大提高故障选线正确率，实现谐振接地配电网单相接地故障可靠选线，有利于配网单相接地故障处理的自动化。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种谐振接地系统的电压选线方法，所述方法包括：

构建谐振接地系统；

通过分割配电网确定故障出线。

所述谐振接地系统包括消弧线圈、接地变压器、选线测量与控制装置、配电网母线、主变压器、备用变压器、第一开关断路器、第二开关断路器、第一零序电压互感器、第二零序电压互感器、n-1个母线分段断路器和n个馈线断路器。

所述消弧线圈一端接地，另一端连接所述接地变压器的中性点；在配电网发生单相接地故障时所述消弧线圈补偿零序电容电流。

所述主变压器和备用变压器设置在配电网母线的两端；

所述主变压器与配电网母线之间设置常闭的第一开关断路器；

所述备用变压器与配电网母线之间设置常开的第二开关断路器；

所述第一零序电压互感器和第二零序电压互感器分别设置在主变压器和备用变压器的出口处。

n-1个母线分段断路器将配电网母线分割为n段，n个馈线断路器分别设置在n条馈线出线上。

所述选线测量与控制装置控制第二开关断路器及设置在配电网母线上的n-1个母线分段断路器。

通过分割配电网确定故障出线包括：

1)配电网发生单相接地故障时，第一零序电压互感器和第二零序电压互感器各自检测的零序电压都升高，此时第二开关断路器合闸使得备用变压器投入运行，馈线出线所在的区域均为故障怀疑区；

2)断开配电网母线上的母线分段断路器x将配网母线分成两段，配电网被分割为两个独立的子配网，x＝1，2，……，n-1；

3)比较两个子配网的零序电压，选择零序电压越限的子配网作为单相接地故障发生区，结合已有故障怀疑区判定故障怀疑区，并闭合之前断开的母线分段断路器x；

4)若故障怀疑区内的馈线出线数量大于1条，表明还未找到故障出线，重复2)与3)，直到判定的故障怀疑区仅覆盖一条馈线出线而不可再分，此馈线出线即为发生单相接地故障的馈线出线。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

(1)原理简单可靠：将利用配网各条出线电流比较幅值或相位的多元分析简化成了简单的两段配网零序电压的二元比较，原理简单明了，选线可靠性高。

(2)适应性强：选线不受系统拓扑及运行方式影响，具有很强的耐受系统干扰能力，可适应高过渡电阻。

(3)选线结果可信：可以可靠的在配网发生永久单相接地故障后选出故障出线，选线结果可以作为现场操作的依据。

(4)较传统手动拉闸选线方式，新选线方法全程用户不用停电，而且平均操作次数大大减少。

附图说明

图1是本发明实施例中压选线方法下的谐振接地配网主接线及零序电压互感器接入方式示意图；

图2是本发明实施例中通过分割配电网确定故障出线流程图；

图3是本发明实施例中电压选线模式下具有12馈线出线的谐振接地配电网结构图；

图4是本发明实施例中谐振配电网结构与配置示意图；

图5是本发明实施例中第一次分割配电网示意图；

图6是本发明实施例中第二次分割配电网示意图；

图7是本发明实施例中第三次分割配电网示意图；

图8是本发明实施例中第四次分割配电网示意图；

图9是本发明实施例中切除故障馈线并退出备用变压器示意图；

其中，1-消弧线圈，2-接地变压器，3-主变压器，4-备用变压器，5-第二开关断路器，6-第一开关断路器，7-第一零序电压互感器，8-第二零序电压互感器，9-配电网母线，10-馈线断路器，11至21-母线分段断路器，22-馈线出线，23-选线测量与控制装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

目前谐振接地的配电网在发生单相接地故障时，通过消弧线圈经过调谐可以补偿绝大部分故障电流，线路上的故障电流分量很小，往往明显小于负荷的电流分量，故障电流分量提取困难。利用故障稳态电流分量进行选线的选线装置受选线算法、系统运行方式、接地过渡电阻、干扰和互感器误差等原因影响，普遍存在选线可靠性不佳的问题，而利用故障暂态电流分量进行选线还受故障时刻电压相位的影响，有可能提取不到故障暂态分量。现场通过选线装置的判断结果人工断开相应的故障出线，一旦发生选线错误则通过配电出线逐条人工试拉闸进行故障排除，直到成功切除故障出线为止。当前谐振接地系统的单相接地故障选线与处理方式是建立在存在大量干扰因素的电流选线方法上的，存在难以克服的缺陷，既不可靠，也不利于实现单相接地故障的自动化处理。因此，应该用一种可靠的方法进行故障选线，使单相接地故障能够准确自动定位并准确自动切除，同时完全避免对非故障出线的负荷用户停电，以提高谐振接地系统单相接地故障处理的自动化水平以及供电可靠性水平。

本发明针对配电网谐振接地系统单相接地故障利用电流量选线存在的问题，提出一种谐振接地系统的电压选线方法，以解决当前配电网谐振接地系统单相接地故障下通过电流选线存在的可靠性问题，以避免误切除无故障配电出线引发的不必要停电，克服了利用电流选线存在的大量弊端，可大大提高故障选线正确率，实现谐振接地配电网单相接地故障可靠选线，有利于配网单相接地故障处理的自动化。

本发明提供一种谐振接地系统的电压选线方法，所述方法包括：

构建拓扑结构灵活可变、两路电源可互供的谐振接地系统；

通过分割配电网确定故障出线。

如图1，谐振接地系统包括消弧线圈、接地变压器、选线测量与控制装置、配电网母线、主变压器、备用变压器、第一开关断路器、第二开关断路器、第一零序电压互感器、第二零序电压互感器、n-1个母线分段断路器和n个馈线断路器。

所述消弧线圈一端接地，另一端连接所述接地变压器的中性点；在配电网发生单相接地故障时所述消弧线圈补偿零序电容电流。

所述主变压器和备用变压器设置在配电网母线的两端；

所述主变压器与配电网母线之间设置常闭的第一开关断路器；

所述备用变压器与配电网母线之间设置常开的第二开关断路器；

所述第一零序电压互感器和第二零序电压互感器分别设置在主变压器和备用变压器的出口处。

n-1个母线分段断路器将配电网母线分割为n段，n个馈线断路器分别设置在n条馈线出线上。

所述选线测量与控制装置控制第二开关断路器及设置在配电网母线上的n-1个母线分段断路器。

如图2，通过分割配电网确定故障出线包括：

1)配电网发生单相接地故障时，第一零序电压互感器和第二零序电压互感器各自检测的零序电压都升高，此时第二开关断路器合闸使得备用变压器投入运行，馈线出线所在的区域均为故障怀疑区；

2)断开配电网母线上的母线分段断路器x将配网母线分成两段，配电网被分割为两个独立的子配网，x＝1，2，……，n-1；

3)比较两个子配网的零序电压，选择零序电压越限的子配网作为单相接地故障发生区，结合已有故障怀疑区判定故障怀疑区，并闭合之前断开的母线分段断路器x；

4)若故障怀疑区内的馈线出线数量大于1条，表明还未找到故障出线，重复2)与3)，直到判定的故障怀疑区仅覆盖一条馈线出线而不可再分，此馈线出线即为发生单相接地故障的馈线出线。

图3是电压选线模式下具有12馈线出线的谐振接地配网的配置与接线图，其中母线分段断路器11-21将配网母线9分成12段；主变压器3与备用变压器4分别安装于配网母线两端，正常运行时第二开关断路器5断开，仅主变压器3投入运行；第一零序电压互感器7和第二零序电压互感器8分别接到主变压器3和备用变压器4出口处。

确定故障出线过程为：

1)当馈线出线发生单相接地故障且无法自行消除时，备用变压器4投入运行并合上第二开关断路器5，主变压器3与备用变压器4并列运行；

2)断开母线分段断路器11到母线分段断路器21之间的任意一个母线分段断路器，将12条馈线出线分割成两个子配网，分割得到的两个子配网分别由主变压器3和备用变压器4供电，比较此时第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8判定故障区域，并重合之前断开的母线分段断路器；

3)选定故障怀疑区，并断开故障怀疑区内的母线分段断路器(母线分段断路器11到母线分段断路器21之间的母线分段断路器)以重新将12条馈线出线分割成两个子配网，再次比较第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8判定故障区域，并重合母线分段断路器；

4)将本次判定的故障区域与上次判定的故障区域求“与”以求得故障怀疑区；

5)若该故障怀疑区包含的馈线出线数量为1，则此馈线出线为故障所在的馈线出线，若包含的馈线出线数量大于1，则重复步骤3)和4)，直到故障怀疑区包含的馈线出线数量为1为止；

6)完成故障选后，线断开第二开关断路器5，备用变压器4退出运行，配电网恢复原始状态。

第5号出线发生单相接地故障时确定故障出线过程如下：

1)发生永久单相接地故障后，第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8测得异常零序电压，启动第二开关断路器5合闸，备用变压器4投入运行(如图4)；

2)断开母线分段断路器18，并比较第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8测得的零序电压，可以判定故障区域为馈线出线1至馈线出线8，即故障怀疑区含8条馈线出线(如图5)；

3)重合母线分段断路器18后断开母线分段断路器14，并比较第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8测得的零序电压，可以判定故障区域为馈线出线5至馈线出线12，结合2)的判别结果可知故障怀疑区为馈线出线5至馈线出线8，含4条馈线出线(如图6)；

4)重合母线分段断路器14后断开母线分段断路器16，并比较零序电压互感器7、8测得的零序电压，可以判定故障区域为出线1至出线6，结合3)的判别结果可知故障怀疑区为馈线出线5至馈线出线6，含2条馈线出线(如图7)；

5)重合母线分段断路器16后断开母线分段断路器15，并比较第一零序电压互感器7与第二零序电压互感器8测得的零序电压，可以判定故障区域为馈线出线1至馈线出线5，结合4)的判别结果可知故障怀疑区为馈线出线5，选线完成(如图8)；

6)重合母线分段断路器15后断开第二开关断路器5，退出备用变压器4，根据现场故障隔离的需要可断开5号馈线出线处的断路器将其切除(如图9)。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种谐振接地系统的电压选线方法，其特征在于：所述方法包括：

构建谐振接地系统；

通过分割配电网确定故障出线；

所述谐振接地系统包括消弧线圈、接地变压器、选线测量与控制装置、配电网母线、主变压器、备用变压器、第一开关断路器、第二开关断路器、第一零序电压互感器、第二零序电压互感器、n-1个母线分段断路器和n个馈线断路器；

所述消弧线圈一端接地，另一端连接所述接地变压器的中性点；在配电网发生单相接地故障时所述消弧线圈补偿零序电容电流；

所述主变压器和备用变压器设置在配电网母线的两端；

所述主变压器与配电网母线之间设置常闭的第一开关断路器；

所述备用变压器与配电网母线之间设置常开的第二开关断路器；

所述第一零序电压互感器和第二零序电压互感器分别设置在主变压器和备用变压器的出口处；

n-1个母线分段断路器将配电网母线分割为n段，n个馈线断路器分别设置在n条馈线出线上；

所述选线测量与控制装置控制第二开关断路器及设置在配电网母线上的n-1个母线分段断路器；

通过分割配电网确定故障出线包括：

1)配电网发生单相接地故障时，第一零序电压互感器和第二零序电压互感器各自检测的零序电压都升高，此时第二开关断路器合闸使得备用变压器投入运行，馈线出线所在的区域均为故障怀疑区；

2)断开配电网母线上的母线分段断路器x将配网母线分成两段，配电网被分割为两个独立的子配网，x＝1，2，……，n-1；

3)比较两个子配网的零序电压，选择零序电压越限的子配网作为单相接地故障发生区，结合已有故障怀疑区判定故障怀疑区，并闭合之前断开的母线分段断路器x；

4)若故障怀疑区内的馈线出线数量大于1条，表明还未找到故障出线，重复2)与3)，直到判定的故障怀疑区仅覆盖一条馈线出线而不可再分，此馈线出线即为发生单相接地故障的馈线出线。

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