CN108845223B - 一种消弧线圈磁控扰动选线方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线方法，涉及电力电网技术领域。当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，逐步调节磁阻控制装置中桥式整流器的导通角角度，可以快速实现铁芯磁阀处饱和，消弧线圈感性电流扰动增大，实现消弧线圈输出的感性电流大于电网系统容性电流，此时消弧线圈处于过补偿状态，通过对比启动磁阻控制装置前后母线上的三相电压的数据，根据突变电流仅流经故障线路从而使故障线路电压输出增大的原理选出故障线路，然后对故障线路进行修复，解决了当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，消弧装置因处于欠补偿状态，发生选相错误，造成相间短路故障，影响系统安全运行的问题。

Description

一种消弧线圈磁控扰动选线方法

技术领域

本申请涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种消弧线圈磁控扰动选线方法。

背景技术

单相接地指小电流接地系统单相接地，单相接地故障是配电系统最常见的故障，多发生在潮湿、多雨天气。由于树障、配电线路上绝缘子单相击穿、单相断线以及小动物危害等诸多因素引起的，单相接地不仅影响了用户的正常供电，而且可能产生过电压，烧坏设备，甚至引起相间短路而扩大事故，所以运用6_～35kV电力系统单相接地故障保护装置来及时发现并排除线路接地故障，确保供电，显得极为重要。

消弧线圈连接在电网中性点和地网之间，用于电力系统发生单相故障，补偿系统容性电流，消除故障点电弧，避免故障范围扩大，提高系统运行可靠性。当主动干预型消弧装置出现后，装置主要解决6～35kV系统发生单相故障时造成的人身和设备伤害，当系统发生单相接地故障时，通过接地相的高压真空断路器将故障相接地，采用降低故障相电压、并联分流故障点电流的方式，熄灭故障点电弧，保护人身和设备的安全。采用稳定的接地方式限制了间歇性接地过电压，大幅度提升了供电可靠性。当消弧线圈处于欠补偿状态时，现有技术是在消弧线圈上并联中电阻，通过检测接入中电阻后电网系统电流波动幅值的变化来选择故障线路。

但是在电网系统运行时，非故障线路也会有负荷的变化，从而引起电流波动幅值变化，所以用接入中电阻的方式来选择在消弧线圈处于欠补偿状态下的故障线路，会发生选线错误，造成三相电路间发生短路故障，影响系统安全运行。

发明内容

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线的方法，以解决当电力系统发生永久性单相接地故障时，消弧装置因为处于欠补偿状态，就会发生选相错误，三相电路间发生短路故障，影响系统安全运行的问题。

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线的方法，所述方法包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一；

启动磁阻控制装置，逐步调节所述磁阻控制装置中桥式整流器的导通角角度，将所述消弧线圈调节到过补偿状态，记录此时所述母线上的三相电压数据二；

对比所述数据一与所述数据二，根据突变电流仅流经故障线路从而使所述故障线路电压输出增大的原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复；

所述非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈的正常励磁状态，由所述消弧线圈补偿所述电网系统的容性电流；

所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈自动退出补偿运行状态进入监视状态。

可选的，在若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一之前，还包括：

实时采集电网系统母线的电压和电流数据；

根据采集的所述电压和所述电流的数据，判断所述电网系统的运行状态，识别所述电网系统是否发生单相接地故障；

判断所述单相接地故障是否为所述非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1 的步骤。

可选的，在判断所述单相接地故障是否为所述非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1的步骤之后，所述方法还包括：

若否，则故障为瞬时性单相接地故障，通过机械分接开关调节A、X线圈接入的匝数增大所述消弧线圈输出的感性电流，补偿电网系统的容性电流；

所述瞬时性故障消失后，所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈自动退出补偿运行状态进入监视状态。

可选的，所述过补偿状态为所述消弧线圈输出的感性电流大于电网系统容性电流的状态。

可选的，所述方法还包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电路中两两相电路的相位角度一；

启动磁阻控制装置，逐步调节所述磁阻控制装置中所述桥式整流器的导通角角度，将所述消弧线圈调节到过补偿状态，记录此时所述母线上的所述三相电路中两两相电路的相位角度二；

对比所述相位角度一与所述相位角度二，根据故障相位通过最高相位的超前相位这一原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复；

所述非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈的正常励磁状态，由所述消弧线圈补偿所述电网系统的所述容性电流；

所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈自动退出补偿运行状态进入监视状态。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线的方法，当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，启动磁阻控制装置，逐步调节所述磁阻控制装置中桥式整流器导通角的角度，可以快速实现铁芯磁阀处饱和，消弧线圈感性电流扰动增大，通过预先设定可实现消弧线圈输出的感性电流大于电网系统容性电流，此时消弧线圈就处于过补偿状态，通过对比启动磁阻控制装置前后母线上的三相电压的数据，根据突变电流仅流经故障线路从而使故障线路电压输出增大的原理选出故障线路，然后对故障线路进行修复，运用该方法对消弧线圈产生磁控扰动对故障线路进行选线，因为在消弧线圈中可以输出稳定的感性电流，所以提升了选线的准确性和可靠性。解决了当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，消弧装置因处于欠补偿状态，发生选相错误，造成相间短路故障，影响系统安全运行的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的消弧线圈磁控扰动选线装置的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的另一种磁阻控制装置与消弧线圈的连接示意图。

图3本申请实施例提供的消弧线圈磁控扰动选线方法流程图。

图4本申请实施例提供的瞬时性故障处理方法流程图。

图5本申请实施例提供的另一种消弧线圈磁控扰动选线方法流程图。

附图标记说明：1、磁阻控制装置；2、消弧线圈；3、机械分接开关。

具体实施方式

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线方法，以解决当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，消弧装置因为处于欠补偿状态，就会发生选相错误，造成相间短路故障，影响系统安全运行的问题。

本申请实施例提供的一种消弧线圈磁控扰动选线方法，其步骤如图3所示。包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一。

针对接地故障为非瞬时性单相接地故障，即接地故障持续时间超过整定时间，采用步骤 A2进行处理。记录此时母线上的三相电压数据，便于与经过磁阻控制装置1扰动后的母线电压数据进行对比，找出故障线路。

启动磁阻控制装置1，逐步调节磁阻控制装置1中桥式整流器11的导通角角度，将消弧线圈2调节到过补偿状态，记录此时母线上的三相电压数据二。

电网系统发生非瞬时性单相接地故障后，电网系统需要输出突变补偿电流，启动磁阻控制装置1后，逐步调节所述磁阻控制装置1的旋钮，可以快速实现铁芯21磁阀23处饱和，消弧线圈2感性电流扰动增大，通过预先设定可实现消弧线圈2输出的感性电流大于电网系统容性电流，从而形成电感电流的扰动补偿。

对比所述数据一与所述数据二，根据突变电流仅流经故障线路从而使所述故障线路电压输出增大的原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复；

根据监测的消弧线圈2电感电流谐波的大小，控制消弧线圈2输出感性电流的大小，改变突变扰动电抗的高低，可实现控制消弧线圈2输出谐波的大小。并且，通过谐波电流的流向可以识别故障线路和接地相，提升了选线的可靠性和准确性，解决了小电流接地系统可按零序电流增量排序带方向判线的问题。

示例性的，磁阻控制装置1接入系统，调节磁阻控制装置1的旋钮，会使磁阀中的磁通量迅速的增大，磁阻增大，气隙和铁芯处的磁势累加，根据磁势平衡有：L₀H₀+L₁H₁＝NI；根据磁感应强度的计算公式B＝μ₀H₀＝μ₁H₁，推算可得变化后的磁通量为:

磁阻控制装置1调节消弧线圈2铁芯气隙影响铁芯磁导率，则电感为：

设铁芯磁导率为μ_r，则：μ₁＝μ_rμ₀，消弧线圈2 磁控扰动调节后的电感为：

由此就可以得出磁导率与电感之间的函数关系，逐步调节磁阻控制装置1中桥式整流器导通角的角度，控制消弧线圈2输出感性电流的大小，进而就可以通过调节磁阀内的磁通量来改变消弧线圈2的电感，从而改变突变扰动电抗的高低，可实现控制消弧线圈2输出谐波的大小。，当电力系统发生非瞬时性单相接地故障时，将消弧线圈2调节到过补偿状态，再通过接地相的高压真空断路器将故障相接地，采用降低故障相电压、并联分流故障点电流的方式，熄灭故障点电弧，保护人身和设备的安全。

示例性的，以10kV系统630kVA的消弧线圈2为例，运行在系统电容电流为60A的系统中，正常运行状态消弧过补偿2A，假设C相发生4000欧姆的电阻接地故障，UA相电压二次为61.5V，UB相电压二次为63.2V，UC相电压二次为58.1V，消弧线圈2输出电感电流IL为10A，当接地故障持续不消失时，判定为永久接地，此时铁芯21磁阻控制装置1启动增大30％的感流输出及ΔIL为6A，UA相电压二次为61.1V，UB相电压二次为63.5V，UC相电压二次为57.1V，故障线路将会产生6A的扰动电流，通过计算增量值即可识别故障线路，消弧处于严重过补偿状态,最高相超前相为C相为故障线路。

示例性的，如果消弧处于欠补偿5A状态同样条件下发生C相电阻接地故障，UA相电压二次为63V，UB相电压二次为61V，UC相电压二次为58V，此时铁芯21磁阻控制装置1启动增大30％的感流输出及ΔIL为7A，UA相电压二次为60.5V，UB相电压二次为63.5V，UC相电压二次为57.6V，故障线路将会产生7A的扰动电流，通过计算增量值即可识别故障线路，消弧处于严重过补偿状态,最高相超前相为C相为故障线路。

非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈2的正常励磁状态，由消弧线圈2补偿所述电网系统的所述容性电流；

消弧线圈2恢复正常励磁状态，即进行自动跟踪补偿，降低恢复电压的初速度，避免电弧重燃，使接地电弧彻底熄灭。接地消弧后，消弧线圈2停止补偿。

电网系统启动自启动电阻箱，消弧线圈2自动退出补偿运行状态进入监视状态。

消弧线圈2在电网系统正常运行时，处于监视状态。接地消弧后，消弧线圈2自动退出补偿运行状态，调整为监视状态。

示例性的，如图4所示，在实施若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一。之前，还包括：

实时采集电网系统母线的电压和电流数据。

根据采集的电压和电流的数据，判断所述电网系统的运行状态，识别电网系统是否发生单相接地故障。

判断单相接地故障是否为所述非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1的步骤。

当发生接地故障时，接地点与消弧线圈2的接地点形成短路电流，中性点电压升高为相电压，电网系统中会产生电容电流。此时，零序电流、零序电压会发生变化，通过分析电压和电流的数据，判断接地故障是否为非瞬时性故障。

示例性的，如图4所示，判断单相接地故障是否为非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1的步骤之后，该方法还包括:

若所述单相接地故障为瞬时性单相接地故障，则通过机械分接开关3调节A、X线圈22 接入的匝数增大消弧线圈2输出的感性电流，补偿电网系统的容性电流。

示例性的，如图1所示，为机械分接开关3连接消弧线圈2的结构示意图，若单相接地故障为瞬时性单相接地故障，消弧线圈2中磁阻主要集中在铁芯气隙处，则通过机械分接开关3调节A、X线圈22接入的匝数增大消弧线圈2输出的感性电流，使消弧线圈2输出的感性电流大于电网系统容性电流达到电网系统预调补偿接地容流的目的。

瞬时性故障消失后，电网系统启动自启动电阻箱，消弧线圈2自动退出补偿运行状态进入监视状态。

消弧线圈2在电网系统正常运行时，处于监视状态。接地消弧后，消弧线圈2自动退出补偿运行状态，调整为监视状态。

示例性的，如图5所示，消弧线圈磁控扰动选线方法还包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电路中两两相电路的相位角度一。

启动磁阻控制装置1，逐步调节磁阻控制装置1中桥式整流器11的导通角角度，将所述消弧线圈2调节到过补偿状态，记录此时所述母线上的所述三相电路中两两相电路的相位角度二。

对比所述相位角度一与所述相位角度二，根据故障相位通过最高相位的超前相位这一原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复。

以电力系统包含A、B、C三相为例，所谓判相和选线，是确定单相接地故障发生在A、B、 C三相中的哪一相的哪一条线路，找出故障发生点。准确判断故障发生点十分重要，若判断错误，很可能导致单相接地故障演变为两相接地故障，将故障范围扩大化。

而受开关和档位的限制，只接入消弧线圈2无法实现感性电流对电力系统容性电流的过补偿，因此，本申请实施例接入了磁阻控制装置1，可实现消弧线圈2的过补偿，使其的感性电流产生扰动性突变，通过对比加入磁阻控制装置1前后三相电压相位角度的变化，根据故障相位通过最高相位的超前相位这一原理，以准确判断单相接地故障发生在哪一相的哪一条线路，从而故障范围扩大，提高电力系统运行可靠性。

找到故障发生点之后，关闭磁阻控制装置1，使其处于旁路状态；此时，由消弧线圈2 继续工作，产生感性电流补偿电网系统的容性电流。接下来，便是定位故障发生点，人工处理单相接地故障，使电力系统的运转恢复正常。

所述非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈2的正常励磁状态，由所述消弧线圈2补偿所述电网系统的所述容性电流。

消弧线圈2恢复正常励磁状态，即进行自动跟踪补偿，降低恢复电压的初速度，避免电弧重燃，使接地电弧彻底熄灭。接地消弧后，消弧线圈2停止补偿。

所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈2自动退出补偿运行状态进入监视状态。

消弧线圈2在电网系统正常运行时，处于监视状态。接地消弧后，消弧线圈2自动退出补偿运行状态，调整为监视状态。

参考附图1，为实现本申请实施例提供的消弧线圈磁控扰动选线方法所需要的装置结构示意图。

本申请实施例提供了一种消弧线圈2磁控扰动选线方法，该方法需要一种实施该方法的装置，该装置包括磁阻控制装置1和消弧线圈2，用于当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时将消弧线圈2调节到过补偿状态。

示例性的，如图1所示磁阻控制装置1包括桥式整流器和绕组，桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出，输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

示例性的，如图1所示为磁阻控制装置与消弧线圈连接的一种方式，桥式整流器与绕组串联相接，取出绕组两端的接头与消弧线圈上缠绕的线圈接头连接，磁阻控制装置就接入到消弧线圈上，逐步调节磁阻控制装置中桥式整流器的导通角角度，可以改变消弧线圈2输出感性电流的大小。

示例性的，消弧线圈包括铁芯、线圈和磁阀，线圈缠绕在铁芯的外壁上，线圈分为A、X 两组，每一组分别缠绕在铁芯两侧的侧壁上，留有不同的接头，便于改变接入电网系统的匝数。磁阀设置在铁芯两侧侧壁的内部，是将一块完整的铁芯中部去掉一块，形成一个凹坑，用于汇聚通过消弧线圈2的磁通量，从而改变消弧线圈2输出的电感。

示例性的，以10KV\1000KVA消弧线圈2设计为例，额定工作电流165A，铁芯21直径选取265mm，有效导磁面积502.27cm2，隔磁间隙取2mm-5mm，累计高度51mm，等效导磁面积为527cm2，磁通密度选取1.3T，绕组12匝电势则为14.399，额定分接绕组12匝数421匝, 线圈22排列结构电抗高度则有：

X＝ωL＝2πfL＝35.8Ω

各分接匝数与额定档匝数平方成等差关系，则有:

分接档线圈22匝数分别为428、435、442、450、458、467、476、486、496、507、519……

根据扰动幅度大小，磁阀23高度占比可选取累计隔磁间隙的30％左右。另外，磁阀23 铁芯21截面比例选取1/3-4/5，按3/5选取时，扰动控制励磁电流占比1/5，扰动励磁电流则为33A-40A。磁控扰动装置额定输出时，则有：

X＝ωL＝2πfL＝27.5Ω

则额定输出扰动幅度为30A左右，当然实际控制可根据系统需要随意调整。

示例性的，如图2所示为磁阻控制装置与消弧线圈连接的另一种方式，将绕组缠绕在铁芯的外壁上与消弧线圈2连接。

本申请提供了一种消弧线圈磁控扰动选线的方法，当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，启动磁阻控制装置，逐步调节所述磁阻控制装置中桥式整流器导通角的角度，可以快速实现铁芯磁阀处饱和，消弧线圈感性电流扰动增大，通过预先设定可实现消弧线圈输出的感性电流大于电网系统容性电流，此时消弧线圈就处于过补偿状态，通过对比启动磁阻控制装置前后母线上的三相电压的数据，根据突变电流仅流经故障线路从而使故障线路电压输出增大的原理选出故障线路，然后对故障线路进行修复，运用该方法对消弧线圈产生磁控扰动对故障线路进行选线，因为在消弧线圈中可以输出稳定的感性电流，所以提升了选线的准确性和可靠性。解决了当电网系统发生非瞬时性单相接地故障时，消弧装置因处于欠补偿状态，发生选相错误，造成相间短路故障，影响系统安全运行的问题。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种消弧线圈磁控扰动选线方法，其特征在于，所述方法包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一；

启动磁阻控制装置(1)，逐步调节所述磁阻控制装置(1)中桥式整流器的导通角角度，将所述消弧线圈(2)调节到过补偿状态，记录此时所述母线上的三相电压数据二；

对比所述数据一与所述数据二，根据突变电流仅流经故障线路从而使所述故障线路电压输出增大的原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复；

所述非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈(2)的正常励磁状态，由所述消弧线圈(2)补偿所述电网系统的容性电流；

所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈(2)自动退出补偿运行状态进入监视状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电压数据一之前，所述方法还包括：

实时采集电网系统母线的电压和电流数据；

根据采集的所述电压和所述电流的数据，判断所述电网系统的运行状态，识别所述电网系统是否发生单相接地故障；

判断所述单相接地故障是否为所述非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在判断所述单相接地故障是否为所述非瞬时性单相接地故障处理，若是，执行权利要求1的步骤之后，所述方法还包括：

若否，则通过机械分接开关(3)调节A、X线圈接入的匝数增大所述消弧线圈(2)输出的感性电流，补偿所述电网系统的容性电流；

瞬时性故障消失后，所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈(2)自动退出补偿运行状态进入监视状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过补偿状态为所述消弧线圈(2)输出的感性电流大于所述电网系统容性电流的状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若电网系统发生非瞬时性单相接地故障，记录此时母线上的三相电路中两两相电路的相位角度一；

启动磁阻控制装置(1)，逐步调节所述磁阻控制装置(1)中所述桥式整流器的导通角角度，将所述消弧线圈(2)调节到过补偿状态，记录此时所述母线上的所述三相电路中两两相电路的相位角度二；

对比所述相位角度一与所述相位角度二，根据故障相位通过最高相位的超前相位这一原理选出所述故障线路，然后对所述故障线路进行修复；所述非瞬时性单相接地故障处理完成后，迅速恢复所述消弧线圈(2)的正常励磁状态，由所述消弧线圈(2)补偿所述电网系统的容性电流；

所述电网系统启动自启动电阻箱，所述消弧线圈(2)自动退出补偿运行状态进入监视状态。

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