CN108258668A - 单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置 - Google Patents

单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置 Download PDF

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苏小青
黄继君
余锐
李峰
虞巍
金涛
陈丽敏
许榕
胡世昊
张蒙
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means

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Abstract

本发明公开了一种单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置。它包括母线(1)与地线(5)间串接的接地变(2)和消弧线圈(3)，与母线(1)连接的支路(L1‑n)上的零序电流互感器(6)，以及输入端与电压互感器(7)、零序电流互感器(6)连接的控制器(8)，消弧线圈(3)的两端并接有门极与控制器(8)的输出端连接的可控硅(4)，用于当发生单相接地故障时，控制器(8)在零序电压的上升沿控制故障相的可控硅(4)导通后，检测支路(L1‑n)上各零序电流互感器(6)的输出，认定含有直流分量的零序电流互感器(6)所在支路为故障支路。它可广泛地应用于6‑35kV中性点不直接接地的供配电网中对单相接地故障的准确选线。

Description

单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置
技术领域
本发明涉及一种选线装置，尤其是一种单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置。
背景技术
目前，我国基于中性点不直接接地方式的配电网具有供电可靠性高之优点，大都在6-35kV中压配电网系统采用该种供配电方式。单相接地故障是该方式中常见的故障，人们为了确定发生故障的支路并及时对其进行处理，做出了不懈的努力，如中国发明专利申请CN 106908693A于2017年6月30日公布的一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法。该方法基于在跨接于母线与地线之间的串联连接的接地变和消弧线圈，以及与电压互感器的二次侧电连接的微机的基础上，于消弧线圈的两端并联一个接地电阻和处于合位状态的断路器，并在与母线连接的各支路上加装二次侧与微机电连接的零序电流互感器。用于单相接地时，当故障线路流过的零序电流大于整定值Izd0时，经整定时间T1后发出故障信号，确定故障线路；单相接地时，当零序电压升高到一定值，判断为单相接地Uzd0，并经时间T2后断开断路器。这种方法虽可用于发生单相接地故障时的选线，却也存在着不足之处：由于并联连接中的接地电阻所产生的扰动信号是工频信号，而消弧线圈补偿后流过故障点的电流又较小，接地电阻中的工频信号虽也流过故障点，但是这个工频信号和供配电网系统中最长支路的电容电流信号很难区分大小和角度，致使在有一定阻抗的接地情况下，接地电阻产生的扰动工频信号的特征不明显，导致对其难以准确地选线。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合适，选线准确的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置包括跨接于母线与地线之间的串联连接的接地变和消弧线圈，与母线连接的支路上的零序电流互感器，以及输入端与电压互感器、零序电流互感器的二次侧电连接的控制器，特别是：
所述消弧线圈的两端并联连接有可控硅；
所述可控硅的门极与所述控制器的输出端电连接，用于当供配电网发生单相接地故障时，控制器先根据电压互感器输出的信号，在零序电压的上升沿控制故障相的可控硅导通，以形成≥3个连续的有效半波，再检测支路上各零序电流互感器输出的信号，认定含有直流分量的零序电流互感器所在的支路为故障支路。
作为单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置的进一步改进：
优选地，零序电压为15-100V时，控制可控硅导通。
优选地，可控硅的导通角为5-90°。
优选地，直流分量的半波峰值为10-100A。
优选地，支路的数量为1-64条。
优选地，控制器为比较器，或单片机，或数字信号处理器，或微型计算机。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的结构后，由于在发生单相接地故障时，先人为地在故障相的残留工频上叠加因可控硅半波导通而形成的半波直流分量，再通过检测支路上各零序电流互感器输出的信号，并由其中含有的直流分量来选线，不仅极大地提高了选线的准确度，也因叠加的直流分量由于残留的工频分量的存在，抑制了故障支路的零序电流互感器的电磁保护；进而使其可广泛地应用于6-35kV中性点不直接接地的供配电网中对单相接地故障的准确选线。
附图说明
图1是本发明的一种基本电路结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
参见图1，单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置的构成如下：
母线1与地线5之间串联连接有接地变2和消弧线圈3以及电压互感器7，与母线1连接的支路L1-n上串联连接有零序电流互感器6，消弧线圈3的两端并联连接有可控硅4。控制器8的输入端与电压互感器7、零序电流互感器6的二次侧电连接，输出端与可控硅4的门极电连接；其中，支路(L1-n)的数量为64(可为1-64)条，控制器8为微型计算机(或比较器，或单片机，或数字信号处理器)。
使用时，先根据本发明应用于电力系统中的电压等级来选定各元器件的电气参数，再将相应的电气元器件与母线1和地线5电连接。
当供配电网发生单相接地故障时，控制器8先根据电压互感器7输出的信号，在零序电压的上升沿控制故障相的可控硅4导通，以形成4(可≥3)个连续的有效半波；其中，零序电压为25(可为15-100)V时，控制可控硅4导通，可控硅4的导通角为10(可为5-90)°，直流分量的半波峰值为20(可为10-100)A。再检测支路L1-n上各零序电流互感器6输出的信号，认定含有直流分量的零序电流互感器6所在的支路为故障支路；由于流过故障支路的连续的≥3个半波的直流分量的特征明显，而直流分量只流过故障支路，所以含有直流分量的零序电流互感器6所在的支路就是故障支路。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，包括跨接于母线(1)与地线(5)之间的串联连接的接地变(2)和消弧线圈(3)，与母线(1)连接的支路(L1-n)上的零序电流互感器(6)，以及输入端与电压互感器(7)、零序电流互感器(6)的二次侧电连接的控制器(8)，其特征在于：
所述消弧线圈(3)的两端并联连接有可控硅(4)；
所述可控硅(4)的门极与所述控制器(8)的输出端电连接，用于当供配电网发生单相接地故障时，控制器(8)先根据电压互感器(7)输出的信号，在零序电压的上升沿控制故障相的可控硅(4)导通，以形成≥3个连续的有效半波，再检测支路(L1-n)上各零序电流互感器(6)输出的信号，认定含有直流分量的零序电流互感器(6)所在的支路为故障支路。
2.根据权利要求1所述的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，其特征是零序电压为15-100V时，控制可控硅(4)导通。
3.根据权利要求2所述的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，其特征是可控硅(4)的导通角为5-90°。
4.根据权利要求3所述的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，其特征是直流分量的半波峰值为10-100A。
5.根据权利要求1所述的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，其特征是支路(L1-n)的数量为1-64条。
6.根据权利要求1所述的单相接地时基于可控硅产生的扰动直流分量选线装置，其特征是控制器(8)为比较器，或单片机，或数字信号处理器，或微型计算机。
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