CN108281945B - 一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统及隔离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统及隔离方法，包括架空线路，所述架空线路与变电站之间设有断路器CB，所述架空线路的始端到末端依次分布有若干分段开关，若干分段开关将所述架空线路分隔成不同的线路区段，所述分段开关两侧的线路上安装电压互感器PT和电流互感器CT，所述断路器CB与分段开关FS1之间的电线路或同一段母线的其他线路上安装所述外施信号发生装置WS，所述外施信号发生装置WS用于产生零序特征信号序列。本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统及隔离方法，能够自动快速隔离配电网线路上发生的单相接地故障问题，不需要额外增加零序电压传感器或互感器，大大节约经济成本和社会资源。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，尤其是涉及一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统及隔离方法。
背景技术
目前我国大多数配电网采用的是中性点不直接地系统，这类系统发生单相接地故障时，一般采用零序电流和零序电压的相位关系来检测接地故障，而且利用开关的试探合闸和零序电压是否再次升高的逻辑关系来判断故障位置，并且自动使故障点相邻两端的开关自动处于分闸状态，从而自动隔离接地故障。但这种方法需要开关必须具有零序电压传感器或者互感器，否则无法实现，这样会导致开关成本上升，故障概率增大，而且实践证明基于暂态信号特征检测单相接地故障的准确性需要进一步提高，导致自动隔离的可靠性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，以解决目前自动隔离配网线路上发生的单相接地故障时可靠性不高、需要零序电压传感器或互感器而导致成本较高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，包括外施信号发生装置WS、若干分段开关和架空电线路，所述架空线路与变电站之间设有断路器CB，所述断路器CB与第一个分段开关FS1之间的电路或同一段母线的其他线路上安装所述外施信号发生装置WS，所述外施信号发生装置WS用于产生零序特征信号序列，所述架空线路的始端到末端依次分布有若干所述分段开关，若干所述分段开关将所述架空线路分隔成不同的线路区段，所述分段开关包括开关本体、控制器FTU、电流互感器CT和电压互感器PT，所述开关本体的负荷侧经过所述电流互感器CT连接至所述控制器FTU的一端，所述控制器FTU的另一端经过所述电压互感器PT连接至所述开关本体的电源侧，所述电压互感器PT用于给所述控制器FTU提供工作电源和电压信号，所述控制器FTU用于控制所述开关本体的延时分闸和合闸。
进一步的，所述开关本体至少有一侧安装所述电压互感器PT。
进一步的，所述外施信号发生装置WS内部设有单相开关及用于控制所述单相开关的控制单元。
进一步的，所述控制器FTU通过检测接地故障发生时由于外施信号发生装置WS动作而产生的电流信号来检测接地故障。
进一步的，所述外施信号发生装置WS第一次动作用后，线路接地故障会被切除，在短时间内再次检测到接地故障发生时会再次动作。相对于现有技术，本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统具有以下优势：
(1)本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统，不需要额外增加零序电压传感器或互感器，大大节约了生产成本和社会资源，有效降低了故障发生率。
(2)本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统，结构简单，设置的外施信号发生装置WS和分段开关，根据检测到线路中的不同信号进行得电延时合闸、失压分闸、合闸后短时再次检测到特征信号分闸并闭锁，能够快速检测出接地故障发生点并自动隔离，可靠性高。
本发明的另一目的在于提出一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法，以解决小电流接地系统中单相接地故障检测不准确、不能自动快速隔离的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法，包括当架空线路上某个线路区段发生单相接地故障时，其隔离步骤如下：
步骤一：当外施信号发生装置WS检测到接地故障后，所述外施信号发生装置WS内部的控制单元控制其相应的单相开关动作，使得零序特征信号序列在所述外施信号发生装置WS到故障点之间构成的通路上流动；
步骤二：所述架空线路上的各控制器FTU会在得电后，依次延时分闸和合闸，若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间只检测到一次零序特征信号序列，则继续投入到下一个分段开关；若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间检测到两次零序特征信号序列，则单相接地故障在该分段开关的负荷侧；
步骤三：如果单相接地故障在该分段开关的负荷侧，则该分段开关分闸并闭锁，下一个分段开关也立刻分闸闭锁，从而隔离故障。
相对于现有技术，本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法具有以下优势：
(1)本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法，能够及时发现单相接地故障发生点并准确隔离，同时恢复非故障区域供电。
(2)本发明所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法，在隔离单相接地故障过程中分段开关不需要零序电压信号，降低了设备成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的基于外施信号的单相接地故障隔离系统的系统示意图；
图2为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图一；
图3为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图二；
图4为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图三；
图5为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图四；
图6为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图五；
图7为本发明实施例所述的隔离方法的工作流程图六。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，如图1所示，包括外施信号发生装置WS、若干分段开关和架空电路，所述架空线路与变电站之间设有断路器CB，所述断路器CB与第一个分段开关FS1之间的电线路或同一段母线的其他线路上安装所述外施信号发生装置WS，所述外施信号发生装置WS用于产生零序特征信号序列，所述架空线路的始端到末端依次分布有若干所述分段开关，若干所述分段开关将所述架空线路分隔成不同的线路区段，该隔离系统不需要额外增加零序电压传感器或互感器，大大节约了生产成本和社会资源，有效降低了设备故障发生概率；所述分段开关包括开关本体、控制器FTU、电流互感器CT和电压互感器PT，所述开关本体的负荷侧述电流互感器CT连接至所述控制器FTU的一端，所述控制器FTU的另一端经过所述电压互感器PT连接至所述开关本体的电源侧，所述电压互感器PT用于给所述控制器FTU提供工作电源和电压信号，所述控制器FTU用于控制所述开关本体的延时分闸和合闸。
所述开关本体至少有一侧安装所述电压互感器PT，开关不需要额外增加零序电压传感器或互感器，节约生产成本，同时可根据实际情况进行安装，方便灵活，专业性更强；当开关本体两侧均安装电压传感器时，其具体电路为：所述开关本体的负荷侧经过所述电流互感器CT连接至所述控制器FTU的一端，所述控制器FTU的一端经过电流互感器PTb连接至所述开关本体的负荷侧，所述控制器FTU的另一端经过电压互感器PTa连接至所述开关本体的电源侧，所述控制器FTU用于控制所述开关本体的延时分闸和合闸。
所述外施信号发生装置WS内部设有单相开关及用于控制所述单相开关的控制单元，智能化程度更高，控制更加精确。
所述控制器FTU通过检测接地故障发生时由于外施信号发生装置WS动作而产生的电流信号来检测接地故障。
所述外施信号发生装置WS第一次动作用后，线路接地故障会被切除，在短时间内再次检测到接地故障发生时会再次动作。
一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统的隔离方法，包括
当架空线路上某个线路区段发生单相接地故障时，其隔离步骤如下：
步骤一：当外施信号发生装置WS检测到接地故障后，所述外施信号发生装置WS内部的控制单元控制其相应的单相开关动作，使得零序特征信号序列在所述外施信号发生装置WS到故障点之间构成的通路上流动；
步骤二：所述架空线路上的各控制器FTU会在得电后，依次延时分闸和合闸，若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间只检测到一次零序特征信号序列，则继续投入到下一个分段开关；若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间检测到两次零序特征信号序列，则单相接地故障在该分段开关的负荷侧；
步骤三：如果单相接地故障在该分段开关的负荷侧，则该分段开关分闸并闭锁，下一个分段开关也立刻分闸闭锁，从而隔离故障。
如图2至图7所示，假设接地故障F发生在分段开关FS2与分段开关FS3之间，
当外施信号发生装置WS检测到接地故障F后，外施信号发生装置WS内部的控制单元控制其相应的单相开关动作，使得零序特征信号序列在变电站出口到故障点之间构成的通路上流动；
当分段开关FS1的控制器FTU检测到该零序特征信号序列后，控制分段开关FS1延时t0进行分闸，此时分段开关FS2和分段开关FS3由于失压而分闸；
分段开关FS1分闸后延时tc进行合闸，此时分段开关FS2得电，并开始得电计时，在延时t1后合闸，若合到故障上，即外施信号发生装置WS在T时间内再次检测到了接地故障，外施信号发生装置WS内部的控制单元控制其相应的单相开关动作，使系统再次产生零序特征信号序列；
分段开关FS2在合闸后ts时间又内检测到了2个特征序列时，认为自己合到了故障上，立刻控制分段开关FS2分闸并闭锁，分段开关FS3因为检测到了一个短时得电，也立刻分闸闭锁，从而隔离故障。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，其特征在于：包括外施信号发生装置WS、若干分段开关和架空线路，
所述架空线路与变电站之间设有断路器CB，所述断路器CB与第一个分段开关FS1之间的电线路或同一段母线的其他线路上安装所述外施信号发生装置WS，所述外施信号发生装置WS用于产生零序特征信号序列，所述架空线路的始端到末端依次分布有若干所述分段开关，若干所述分段开关将所述架空线路分隔成不同的线路区段,所述分段开关包括开关本体、控制器FTU、电流互感器CT、电压互感器PTa和电压互感器PTb，所述开关本体的负荷侧经过所述电流互感器CT连接至所述控制器FTU的一端，所述控制器FTU的另一端经过所述电压互感器PTa连接至所述开关本体的电源侧，所述电压互感器PTa和电压互感器PTb用于给所述控制器FTU提供工作电源和电压信号，所述控制器FTU用于控制所述开关本体的延时分闸和合闸；
所述开关本体两侧均安装电压互感器，开关不需要额外增加零序电压传感器或互感器；其具体电路为：所述开关本体的负荷侧经过所述电流互感器CT连接至所述控制器FTU的一端，所述控制器FTU的一端经过电压互感器PTb连接至所述开关本体的负荷侧，所述控制器FTU的另一端经过电压互感器PTa连接至所述开关本体的电源侧；
当架空线路上某个线路区段发生单相接地故障时，其隔离步骤如下：
步骤一：当外施信号发生装置WS检测到接地故障后，所述外施信号发生装置WS内部的控制单元控制其相应的单相开关动作，使得零序特征信号序列在所述外施信号发生装置WS到故障点之间构成的通路上流动；
步骤二：所述架空线路上的各控制器FTU会在得电后，依次延时分闸和合闸，若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间只检测到一次零序特征信号序列，则继续投入到下一个分段开关；若在分段开关分闸前的第一确认时间和合闸后的第二确认时间检测到两次零序特征信号序列，则单相接地故障在该分段开关的负荷侧；
步骤三：如果单相接地故障在该分段开关的负荷侧，则该分段开关分闸并闭锁，下一个分段开关也立刻分闸闭锁，从而隔离故障。
2.根据权利要求1所述的一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，其特征在于：所述外施信号发生装置WS内部设有单相开关及用于控制所述单相开关的控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，其特征在于：所述控制器FTU通过检测接地故障发生时由于外施信号发生装置WS动作而产生的电流信号来检测接地故障。
4.根据权利要求1所述的一种基于外施信号的单相接地故障隔离系统，其特征在于：所述外施信号发生装置WS第一次动作用后，线路接地故障会被切除，在短时间内再次检测到接地故障发生时会再次动作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 301800 No. 5 Tiantong Road, economic development zone, Baodi District, Tianjin Applicant after: Tianjin Haoyuan Huineng Co.,Ltd. Address before: Room 110-18, Customs Building, Baodi Energy Conservation and Environmental Protection Industrial Zone, Tianjin 301800 Applicant before: TIANJIN HAOYUAN HUINENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |