CN108957243A - 一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统 - Google Patents

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CN108957243A CN201810988518.9A CN201810988518A CN108957243A CN 108957243 A CN108957243 A CN 108957243A CN 201810988518 A CN201810988518 A CN 201810988518A CN 108957243 A CN108957243 A CN 108957243A
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段正孔
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Abstract

本申请提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统,所述方法根据分段母线零序电压的变化判断是否发生单相接地故障,当零序电压大于预设阈值时,接通接地变压器的中性点接地电阻,故障回路产生较大的电流,故障线路相关的电气量特征信息发生变化,智能采集控制装置同步采集各个分段母线和各段输电线路的电气量特征信息并上传至智能保护控制主机,智能保护控制主机判断故障线路相关的电气量特征信息满足差动保护动作条件,从而定位故障线路。本申请的故障定位方法可自动化、智能化地快速定位单相接地故障,并可实现对故障线路的快速隔离,减少了配电网的运维工作量并提高了配电网的供电可靠性。

Description

一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及配电技术领域,具体涉及一种应用于配电网的单相接地故障定位方法 及系统。
背景技术
[0002] 国内IOkV的配电网通常采用中性点不接地方式运行。在这种运行方式下,当配电 网发生单相接地故障时,配电网中的线路不会形成短路回路,故障点只和线路分布电容构 成回路,产生的故障电流很小而不足以自动启动保护动作。但是,单相接地故障发生时,非 故障相的对地电压升高,这种情况下,若不及时确定故障位置从而排除故障,长时间的高电 压会对电网设备的绝缘性能产生破坏作用,严重危害电网系统的安全运行。因此在单相接 地故障发生时,需要及时定位故障,确定发生故障的线路的位置,以便进一步采取故障处理 措施。
[0003] 对于单相接地故障,目前传统的故障定位方法是采用人工选线的方法,即人工逐 条线路拉闸断电来判断哪条线路出现故障。当单相接地故障发生时,母线的接地相的对地 电压为零,非接地相的对地电压升高为线电压,零序电压由零变为线电压,根据零序电压的 变化,检测装置确定电网系统中发生单相接地故障。故障发生后,即可采用人工选线的方法 进行故障定位,具体的,工作人员首先分割电网,将母线分段运行,将并列运行的变压器分 列运行,以缩小线路在拉闸断电时的受影响区域;然后逐条进行线路的拉闸断电,当拉开某 条线路的断路器时,单相接地故障现象消失,便可判定该条线路为故障线路。当拉开某条线 路的断路器时,接地现象并未消失,便可判定该条线路不是故障线路,对判定没有发生故障 的线路,可以在工作人员断开分支线的断路器后,先试送电,而后逐级查找并恢复没有故障 的其它线路。
[0004] 然而,依靠人工选线的方法来定位故障线路,由于工作人员需要对所有线路逐一 拉闸试验,对于分支线路多、分布复杂的线路,需要试拉的线路数量多,工作人员需要耗费 较长的时间才能找出故障线路,工作效率低下,不能满足迅速、及时定位接地故障的要求; 此外,由于工作人员需要将每条线路逐一拉闸断电,这样导致同一区域的正常线路也会瞬 间停电,扩大了故障的影响范围,降低了供电系统的可靠性,给正常线路的用户带来不便。 因此现有的接地故障定位方法存在耗费时间长,不能迅速定位故障位置,以及影响正常线 路的应用的问题。
发明内容
[0005] 本申请提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统,以解决现有技术 中,用人工选线方法定位单相接地故障线路时存在的耗费时间长,不能迅速定位故障位置, 以及影响正常线路的应用的问题。
[0006] 本申请的第一方面,提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方法,所述方法 应用于故障定位系统,所述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制装置、智能采 集控制终端、智能保护控制主机,其中:
[0007] 所述智能控制开关设置在接地变压器的中性点与接地电阻之间的接地线路上;所 述智能接地控制装置与所述智能控制开关相连接,并控制所述智能控制开关的断开与闭 合;所述智能采集控制终端设置在配电网各个分段母线和各条输电线路中,所述智能保护 控制主机通过网络与所述智能采集控制终端相连接;
[0008] 所述应用于配电网的单相接地故障定位方法包括:
[0009] 所述智能接地控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据所述三相 电压计算各个分段母线的零序电压;
[0010] 所述智能接地控制装置选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第一 分段母线的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智能 控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电 阻;
[0011] 所述智能采集控制终端在同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气 量特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机;
[0012] 所述智能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电 气量特征信息是否满足差动保护动作条件;
[0013] 当所述智能保护控制主机判断所述电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所 述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故障线路。
[0014] 可选的,在所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输 电线路为故障线路后,所述智能保护控制主机向所述故障线路对应的所述智能采集控制终 端发送跳闸命令。
[0015] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线和各条输电线路上的 断路器或负荷开关,并且所述断路器或负荷开关与智能采集控制终端相连接,所述方法还 包括:
[0016] 所述智能采集控制终端通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离。
[0017] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线中的母线差动保护装 置,所述方法还包括:
[0018] 在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻后,确定所述母线 差动保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分段母线的电气量特征信息满 足差动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述第二分段母线断电隔离。
[0019] 可选的,在所述故障线路或所述第二分段母线断电隔离后,还包括:
[0020] 所述智能接地控制装置确定所述故障线路或所述第二分段母线对应的变电站内 分段母线为第三分段母线,并向所述第三分段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关 发出断开命令,以使所述智能控制开关断开所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
[0021] 本申请的第二方面,提供一种应用于配电网的单相接地故障定位装置,其特征在 于,应用于故障定位系统,所述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制装置、智能 采集控制终端、智能保护控制主机,其中:
[0022] 智能控制开关设置在接地变压器的中性点与述接地电阻之间的接地线路上;所述 智能接地控制装置与所述智能控制开关相连接,并控制所述智能控制开关的断开与闭合; 所述智能采集控制终端设置在配电网各个分段母线和各条输电线路中,所述智能保护控制 主机通过网络与所述智能采集控制终端相连接;
[0023] 所述应用于配电网的单相接地故障定位装置包括:设置在所述智能接地控制装置 中的所述电压采集模块和所述接地控制模块;设置在所述智能采集控制终端中的采集控制 模块;设置在所述智能保护控制主机中的计算模块和确定模块;
[0024] 所述电压采集模块,用于采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据所述三 相电压计算各分段母线的零序电压;
[0025] 所述接地控制模块,用于选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第 一分段母线的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智 能控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电 阻;
[0026] 所述采集控制模块,用于同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气量 特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机;
[0027] 所述计算模块,用于根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电气 量特征信息是否满足差动保护动作条件;
[0028] 所述确定模块,用于当所述计算模块判断所述电气量特征信息满足差动保护动作 条件时,确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故障线路。
[0029] 可选的,所述单相接地故障定位装置还包括:设置在智能保护控制主机上的命令 发送模块;
[0030] 所述命令发送模块,用于在所述确定模块确定所述电气量特征信息对应的分段母 线或输电线路为故障线路后,向所述故障线路对应的所述智能采集控制终端发送跳闸命 令。
[0031] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线和各条输电线路上的 断路器或负荷开关,并且所述断路器或负荷开关与智能采集控制终端相连接,所述装置还 包括:设置在智能采集控制终端上的断路模块;
[0032] 所述断路模块,用于通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离。
[0033] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线中的母线差动保护装 置,所述单相接地故障定位装置还包括:设置在所述母线差动保护装置中的动作模块;
[0034] 所述动作模块,用于在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电 阻后,确定所述母线差动保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分段母线 的电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述第二分 段母线断电隔离。
[0035] 可选的,所述的单相接地故障定位装置还包括:设置在智能接地控制装置中的恢 复模块;
[0036] 所述恢复模块,用于在所述故障线路或所述第二分段母线断电隔离后,确定所述 故障线路或所述第二分段母线对应的变电站内分段母线为第三分段母线,并向所述第三分 段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出断开命令,以使所述智能控制开关断开 所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
[0037] 由以上技术方案可知,本申请提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及 系统,该方法中,智能采集控制终端同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气 量特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机;通过智能接地 控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压从而计算各个分段母线的零序电压;然后 所述智能接地控制装置选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第一分段母线 的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智能控制开关 发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻;所述智 能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电气量特征信息是 否满足差动保护动作条件;当所述智能保护控制主机判断所述电气量特征信息满足差动保 护动作条件时,所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线 路为故障线路。
[0038] 本申请实施例提供的方法及系统中,智能接地控制装置根据零序电压大小判断配 电网系统是否发生单相接地故障,若发生单相接地故障,则智能接地控制装置在分段母线 的零序电压大于预设阈值时,接通变电站接地变压器的中性点的接地电阻,从而使故障回 路产生足够大的故障电流,使得线路中电气量特征信息的变化能够满足分相电流差动保护 动作条件;智能保护控制主机根据线路中电气量特征信息的变化,利用差动保护动作条件 来定位故障线路,并对线路进行差动保护,将所述故障线路断电隔离。整个故障定位过程, 无需工作人员对线路进行逐一拉闸试验,避免了人工选线的耗费时间长、人力物力投入多 及影响正常线路的应用的问题,可自动化、智能化地快速定位单相接地故障;由于正常线路 不满足分相电流差动保护动作条件,不会被被判定为故障线路,因而不会被断电隔离,因此 本申请的方法还能避免影响正常线路的应用,减少配电网的运维工作量并提高配电网的供 电可靠性。
附图说明
[0039] 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的前提下,还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本申请实施例提供的一种应用于配电网的单相接地故障定位方法的工作流 程不意图;
[0041] 图2为本申请实施例提供的又一种应用于配电网的单相接地故障定位方法的工作 流程示意图;
[0042] 图3为本申请实施例提供的又一种应用于配电网的单相接地故障定位方法的工作 流程示意图;
[0043] 图4为本申请实施例提供的一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统的 应用场景不意图;
[0044] 图5为本申请实施例提供的一种应用于配电网的单相接地故障定位装置的结构示 意图。
具体实施方式
[0045] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实 施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0046] 为了解决现有技术中,进行配电网单相接地故障定位时,存在的耗费时间长、不能 迅速定位故障位置以及影响正常线路的应用的问题,本申请通过以下各个实施例提供一种 应用于配电网的单相接地故障定位方法及系统。
[0047] 本申请实施例提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方法,所述方法应用于 配电网中的单相接地故障定位系统,所述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制 装置、智能采集控制终端、智能保护控制主机。
[0048] 参见图1的工作流程示意图,本申请第一实施例提供的应用于配电网中的单相接 地故障定位方法,包括以下步骤:
[0049] 步骤101,所述智能接地控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据 所述三相电压计算各个分段母线的零序电压;所述智能接地控制装置选择变电站的任意一 段母线为第一分段母线,判断所述第一分段母线的零序电压是否大于预设阈值。
[0050] 智能接地控制装置把每个分段母线的三相电压向量矢量相加,从而得到各分段母 线的零序电压。一般而言,智能接地控制装置在变电站内只设置一台即可,所述智能接地控 制装置可采集变电站内各个分段母线的三相电压;另外,所述智能接地控制装置还可进行 功能扩充,采集从变电站分段母线出站的输出线路的电流;
[0051] 本步骤中,若第一分段母线的零序电压大于预设阈值,则执行步骤102。
[0052] 步骤102,所述智能接地控制装置向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的 智能控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地 电阻。
[0053] 变电站的各个分段母线上分别设置一台接地变压器,即一个变电站内存在多台接 地变压器。在中性点不接地方式运行下,当配电网系统发生单相接地故障时,母线的接地相 的对地电压为零,非接地相的对地电压升高为线电压,零序电压变大。当确认某一分段母线 的零序电压大于预设阈值时,智能接地控制装置结合该分段母线对应的分段开关的位置信 号,来确定该分段母线对应于哪一台接地变压器,从而向该接地变压器对应的智能开关发 出闭合命令,从而接通中性点接地电阻。
[0054] 步骤103,所述智能采集控制终端同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路 的电气量特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机。
[0055] 在整个接地故障定位系统中,智能采集控制终端实时采集分段母线和输电线路的 电气量特征信息,电气量特征信息包括分段母线的三相电压、输电线路的三相电流等;按照 所处位置的不同,智能采集控制终端可分为母线智能采集控制终端和线路智能采集控制终 端。母线智能采集控制终端采集对应分段母线的三相电压和所有间隔的三相电流;线路智 能采集控制终端采集对应输电线路的三相电流和分段母线的三相电压。智能采集控制终端 通过网络如4G移动网络、光纤宽带等通信方式,把分段母线和输电线路各个不同位置的电 气量特征信息实时同步至智能保护控制主机,实现数据的实时同步。本步骤103是和步骤 101同时进彳丁的。执彳丁完本步骤103后执彳丁步骤104。
[0056] 步骤104,所述智能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判 断所述电气量特征信息是否满足差动保护动作条件。
[0057] 智能保护控制主机内部设置差动保护元件,用于计算线路的制动电流、差动电流。 通过计算线路的制动电流、差动电流,并根据电压等其他电气量特征信息,综合判断分相电 流差动保护元件是否动作;
Figure CN108957243AD00101
[0058] 以下是本实施例提供的一种分相电流差动保护动作方程:
[0059]
[0060]
[0061] I cd®为差动电流,为各侧电流矢量和的幅值;
[0062] Iz_为制动电流,为各侧电流幅值和;
[0063] Icdqd为“差动电流起动定值”,其整定值>1.5倍稳态差流不平衡电流值,在保证发 生区内经过渡电阻故障时保证差动保护具有灵敏度的前提下,可适当抬高定值。
[0064] 智能保护控制主机实时同步电气量特征信息,并对其进行计算,判断各电气量特 征信息是否满足差动保护动作条件,本步骤中,当所述智能保护控制主机判断所述电气量 特征信息满足差动保护动作条件时,执行步骤105。
[0065] 步骤105,所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输 电线路为故障线路。
[0066] 在上一步骤102中,由于单相接地故障发生时,接地变压器的中性点接地电阻被接 通,故障电阻能够通过大地和变电站内中性点接地电阻构成故障回路,故障回路中会产生 较大的电流,相应位置的分段母线和输电线路的电气量特征信息也会发生变化。故障发生 时,智能保护控制主机计算出的故障线路的电气量特征信息将满足分相电流差动保护条 件,智能保护控制主机会将电气量特征信息满足分相电流差动保护条件的分段母线或输电 线路判定为故障线路。
[0067] 本申请第一实施例通过步骤101至步骤105提供一种应用于配电网的单相接地故 障定位方法,在本方法中,步骤101-102和步骤103-105在时间顺序上是同步进行的,S卩智能 采集控制装置一直会采集配电网中的电气量特征信息并上传到智能保护控制主机,智能保 护控制主机一直会监测电气量特征信息是否符合分相电流差动保护动作条件。在接地故障 定位系统的实际运行中,步骤101中智能接地控制装置实时监测配电网变电站母线的零序 电压是否超出预设阈值;同时步骤103中智能采集控制终端实时监测配电网各条输电线路 和各个分段母线的电气量特征信息是否满足差动保护动作条件;在故障发生时,通过步骤 101、步骤102的实施,接地变压器中性点接地电阻被接通,电气量特征信息的变化能够满足 差动保护动作条件,这时智能保护控制主机就会检测出配电网中发生了单相接地故障并定 位出故障线路。
[0068] 可见,本申请通过接地变压器中性点接地结合分相电流差动保护技术,利用差动 保护动作条件来定位故障线路,因此本申请能够自动化定位故障线路;而现有技术依靠人 工选线的方法来定位故障线路,工作人员需要对配电网中的所有线路逐一断电试验,需要 耗费较长的时间才能找出故障线路,因而本申请可以快速、自动化地确定故障线路位置;另 外现有技术中,由于工作人员需要将每条线路逐一拉闸断电,这样导致同一区域的正常线 路也会停电,给用户带来不便;而在本申请中,由于正常线路不满足分相电流差动保护动作 条件,不会被被判定为故障线路,因而不会被断电。因此,与现有技术相比,本申请的方法能 实现自动化、智能化地定位故障,并避免影响正常线路,从而提高了配电网的供电可靠性。
[0069] 参见图2的工作流程示意图,本申请第二实施例提供另一种应用于配电网中的单 相接地故障定位方法,包括以下步骤:
[0070] 步骤201,所述智能接地控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据 所述三相电压计算各个分段母线的零序电压;所述智能接地控制装置选择变电站的任意一 段母线为第一分段母线,判断所述第一分段母线的零序电压是否大于预设阈值。
[0071] 步骤202,所述智能接地控制装置向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的 智能控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地 电阻。
[0072] 步骤203,所述智能采集控制终端同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路 的电气量特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机。
[0073] 步骤204,所述智能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判 断所述电气量特征信息是否满足差动保护动作条件。
[0074] 步骤205,所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输 电线路为故障线路。
[0075] 本步骤中,在所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或 输电线路为故障线路后,执行步骤206。
[0076] 步骤206,所述智能保护控制主机向所述故障线路对应的所述智能采集控制终端 发送跳闸命令。
[0077] 本步骤中,智能保护控制主机发出跳闸指令给故障线路对应的智能采集控制终 端,由所述智能采集控制终端来进行下一步故障隔离的工作。所述故障线路对应的智能采 集控制终端是指在故障线路附近,能够检测故障线路相关位置的电气量特征信息并能控制 故障线路的断路器或负荷开关的智能采集控制终端。
[0078] 步骤207,所述智能采集控制终端通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断 电隔离。
[0079] 本步骤中,智能采集控制终端通过输出继电器将故障线路侧的断路器或负荷开关 断开;在所述智能采集控制终端通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离后, 执行步骤208;
[0080] 步骤208,所述智能接地控制装置确定所述故障线路对应的变电站内分段母线为 第三分段母线,并向所述第三分段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出断开命 令,以使所述智能控制开关断开所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
[0081] 在上一步骤207中,在故障被切除后,变电站对应的分段母线的三相电压恢复正 常,零序电压也恢复正常;在本步骤中,智能接地控制装置在零序电压恢复正常后,控制相 应的智能控制开关断开接地电阻,从而恢复到故障前的运行方式中。
[0082] 本申请第二实施例是在本申请第一实施例的基础上,即在配电网中单相接地故障 被定位后,对故障线路进行隔离的方法。其中步骤201、步骤202、步骤203、步骤204和步骤 205的实施过程分别与本申请第一实施例的步骤101、步骤102、步骤103、步骤104和步骤105 的实施过程相同,可互相参见,此处不再赘述。在实际的运行中,当通过步骤205定位出故障 线路后,通过步骤206、步骤207、步骤208将故障线路断电隔离,并断开接地变压器的接地电 阻,使配电网恢复到故障前的运行方式中。
[0083] 参见图3的工作流程示意图,本申请第三实施例提供另一种应用于配电网中的单 相接地故障定位方法,该方法适用于配电网系统中分段母线发生单相接地故障的情况。包 括以下步骤:
[0084] 步骤301,所述智能接地控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据 所述三相电压计算各个分段母线的零序电压;所述智能接地控制装置选择变电站的任意一 段母线为第一分段母线,判断所述第一分段母线的零序电压是否大于预设阈值。
[0085] 步骤302,所述智能接地控制装置向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的 智能控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地 电阻。
[0086] 本步骤中,在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻后,执 行步骤303。
[0087] 步骤303,确定母线差动保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分 段母线的电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述 第二分段母线断电隔离。
[0088] 本步骤中,母线差动保护装置分别设置在变电站内的各个分段母线上,也分别设 置在开关站的各个分段母线上。当某个分段母线发生接地故障时,该分段母线对应的母线 差动保护装置自动执行断电保护动作,将发生接地故障的分段母线从配电网中隔离。所述 母线差动保护装置在分段母线的电气量特征信息满足差动保护动作条件时,通常情况下不 会执行断电保护动作,而有一定的延迟时间,例如50ms后再动作。
[0089] 步骤304,所述智能接地控制装置确定所述第二分段母线对应的变电站内分段母 线为第三分段母线,并向所述第三分段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出断 开命令,以使所述智能控制开关断开所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
[0090] 本步骤中,第三分段母线位于变电站内;所述第二分段母线可以是位于变电站内 的分段母线,也可以是位于开关站内的分段母线。当第二分段母线是位于变电站内的分段 母线时,则第三分段母线为第二分段母线本身;而第二分段母线是位于开关站内的分段母 线时,所述第三分段母线是指通过输电线路连接到第二分段母线的变电站内的分段母线。 变电站内每个分段母线连接一个接地变压器,所述第二接地变压器是指与第三分段母线连 接的接地变压器。
[0091] 本实施例中,在步骤302后,即在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点 的接地电阻后,执行步骤303的同时,也执行步骤305,并依次执行步骤306和步骤307。
[0092] 步骤305,所述智能采集控制终端同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路 的电气量特征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机。
[0093] 步骤306,所述智能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判 断所述电气量特征信息是否满足差动保护动作条件。
[0094] 步骤307,所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输 电线路为故障线路。
[0095] 本申请第三实施例中步骤301、步骤302与本申请第一实施例的步骤101、102的实 施过程相同,可互相参见,此处不再赘述;步骤305、步骤306和步骤307的实施过程分别与本 申请第一实施例的步骤103、步骤104、步骤105的实施过程相同,可互相参见,此处不再赘 述。
[0096] 如图3的工作流程示意图所示,本申请第三实施例分为两部分,一是对单相接地故 障的定位,包括步骤301、302、305、306、307,整个接地故障定位的过程与本申请第一实施例 类似;二是在故障线路是分段母线的情况下对故障线路的隔离,包括步骤301、302、303、 304;本实施例中在分段母线上设置母线差动保护装置,不需经过智能保护控制主机的检测 和判断,即自动断开故障线路并恢复接地变压器的正常运行;即故障的隔离与故障的定位 分别在两个系统中进行。与本申请第二实施例相比,本申请第三实施例中的母线差动保护 装置执行差动保护代替了本申请第二实施例中的智能采集控制终端隔离故障线路的这一 功能。
[0097] 本申请第一、第二、第三实施例中提供一种应用于配电网的单相接地故障定位方 法,应用于单相接地故障定位系统;参照图4所示的应用场景示意图,所述系统包括:多个智 能控制开关、智能接地控制装置、多个母线智能采集控制装置、多个线路智能采集控制终 端、智能保护控制主机、多个母线差动保护装置;
[0098] 其中,所述智能控制开关设置在变电站内接地变压器的中性点与接地电阻之间的 接地线路上;所述智能接地控制装置与所述智能控制开关相连接,并控制所述智能控制开 关的断开与闭合;所述智能采集控制终端设置在配电网各个分段母线和各条输电线路中, 其中所述智能采集控制终端可按安装位置的不同分为母线采集控制终端和线路智能采集 控制终端,设置在分段母线上的智能采集控制终端为母线智能采集控制终端,设置在输电 线路上的智能采集控制终端为线路智能采集控制终端;所述智能保护控制主机通过网络与 所述智能采集控制终端相连接。母线差动保护装置设置在变电站内的分段母线上,母线差 动保护装置也可以设置在开关站内的分段母线上,所述母线差动保护装置用于当分段母线 出现单相接地故障时,启动差动保护动作,断开故障分段。
[0099] 如图4所示,当变电站内的某一分段母线上的Fl点发生单相接地故障时:
[0100] 该分段母线的三相电压发生变化,智能接地控制装置计算出该分段母线的零序电 压大于预设阈值,则向该分段母线对应的接地变压器的智能控制开关发出命令,智能控制 开关闭合,接地电阻接通;中性点接地电阻接通后,分段母线上的Fl点故障电阻通过大地和 站内中性点接地电阻构成故障回路,故障回路中的电流较大,F1点附近的各线路电气量特 征信息发生变化。
[0101] 变化的电气量特征信息由线路智能采集控制终端实时采集并同步至智能保护主 机,智能保护控制主机根据相关线路的电气量特征信息来判断是否满足差动保护动作方 程,例如根据三相电流计算制动电流、差动电流,根据电压计算是否符合闭锁条件等。当计 算结果得出Fl点所在的分段母线的相关电气量特征信息满足分相电流动作方程后,智能保 护主机确定该段母线发生了接地故障;
[0102] 而在电气量特征信息的变化经由线路智能采集控制终端实时采集并同步至智能 保护主机的同时,变电站母线差动保护装置延时动作,自动断开该分段母线,实现对故障线 路的隔离。
[0103] 当变电站至开关站之间的某一输电线路F2点发生单相接地故障时:
[0104] 该输电线路对应的变电站内的分段母线的三相电压发生变化,同样地,智能接地 控制装置向智能开关发出命令,接通接地变压器的中性点接地电阻;中性点接地电阻接通 后,F2点故障电阻通过大地和站内中性点接地电阻构成故障回路,故障回路中的电流较大, F2点附近的各线路电气量特征信息发生变化。智能保护控制主机根据智能采集控制终端的 采集的电气量特征信息,进行内部计算与判断,可确定该段输电线路发生了故障;然后,智 能保护主机发送跳闸命令给线路智能采集控制终端,从而切除故障线路。该输电线路对应 的母线电压恢复正常,变电站内智能采集控制终端断开中性点接地电阻,电网恢复正常运 行方式。
[0105] 当开关站内的某一分段母线F3点发生单相接地故障时:
[0106] 该开关站内分段母线对应的变电站内分段母线的三相电压发生变化,同样地,智 能接地控制装置向智能开关发出命令,接通接地变压器的中性点接地电阻;中性点接地电 阻接通后,F3点故障电阻通过大地和站内中性点接地电阻构成故障回路,故障回路中的电 流较大,F3点附近的各线路电气量特征信息发生变化。智能保护控制主机根据智能采集控 制终端的采集的电气量特征信息,进行内部计算与判断,可确定F3点所在的分段母线发生 了故障;然后,智能保护主机发送跳闸命令给母线智能采集控制终端,从而切除故障线路。
[0107] 此外,如果在开关站内的分段母线上也安装了母线差动保护装置,则在电气量特 征信息的变化经由智能采集控制终端实时采集并同步至智能保护主机的同时,F3所在的开 关站内分段母线的母线差动保护装置延时动作,自动断开该分段母线,实现对故障线路的 隔离。
[0108] 下述为本申请装置实施例,可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实 施例中未披露的细节,请参照本发明方法实施例。
[0109] 参见图5所示的结构示意图,本申请提供一种应用于配电网的单相接地故障定位 装置,该装置应用于故障定位系统,所述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制 装置、智能采集控制终端、智能保护控制主机;
[oho]其中,所述智能接地控制装置包括: Com]电压采集模块1〇,用于采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据所述三相 电压计算各分段母线的零序电压;
[0112] 接地控制模块11,用于选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第一 分段母线的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智能 控制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电 阻;
[0113] 所述智能采集控制终端包括:
[0114] 采集控制模块20,用于同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气量特 征信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机;
[0115] 所述智能保护控制主机包括:
[0116] 计算模块30,用于根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电气量 特征信息是否满足差动保护动作条件;
[0117] 确定模块31,用于当所述计算模块判断所述电气量特征信息满足差动保护动作条 件时,确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故障线路。
[0118] 可选的,所述智能保护控制主机还包括命令发送模块;
[0119] 其中,所述命令发送模块,用于在所述确定模块确定所述电气量特征信息对应的 分段母线或输电线路为故障线路后,向所述故障线路对应的所述智能采集控制终端发送跳 闸命令。
[0120] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线和各条输电线路上的 断路器或负荷开关,并且所述断路器或负荷开关与智能采集控制终端相连接,所述智能采 集控制终端还包括:断路t旲块;
[0121] 其中,所述断路模块,用于通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离。
[0122] 可选的,若所述故障定位系统中还包括设置在各个分段母线中的母线差动保护装 置,所述母线差动保护装置还包括:动作模块;
[0123] 其中,所述动作模块,用于在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的 接地电阻后,确定所述母线差动保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分 段母线的电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述 第二分段母线断电隔离。
[0124] 可选的,所述智能接地控制装置还包括恢复模块;
[0125] 所述恢复模块,用于在所述故障线路或所述第二分段母线断电隔离后,确定所述 故障线路或所述第二分段母线对应的变电站内分段母线为第三分段母线,并向所述第三分 段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出断开命令,以使所述智能控制开关断开 所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
[0126] 具体实现中,本申请还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储 有程序,该程序执行时可包括本申请提供的一种应用于配电网的单相接地故障定位方法及 系统的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体 (英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简 称:RAM)等。
[0127] 本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需 的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本申请实施例中的技术方案本质上或者 说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存 储在存储介质中,如R0M/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以 是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所 述的方法。
[0128] 本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于装置实施 例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中 的说明即可。
[0129] 以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明,不过这些说明并 不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本申请精神和范围的情况下, 可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本申请 的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种应用于配电网的单相接地故障定位方法,其特征在于,应用于故障定位系统,所 述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制装置、智能采集控制终端、智能保护控 制主机,其中: 所述智能控制开关设置在接地变压器的中性点与接地电阻之间的接地线路上;所述智 能接地控制装置与所述智能控制开关相连接,并控制所述智能控制开关的断开与闭合;所 述智能采集控制终端设置在配电网各个分段母线和各条输电线路中,所述智能保护控制主 机通过网络与所述智能采集控制终端相连接; 所述应用于配电网的单相接地故障定位方法包括: 所述智能接地控制装置采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据所述三相电压 计算各个分段母线的零序电压; 所述智能接地控制装置选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第一分段 母线的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智能控制 开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻; 所述智能采集控制终端同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气量特征 信息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机; 所述智能保护控制主机根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电气量 特征信息是否满足差动保护动作条件; 当所述智能保护控制主机判断所述电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所述智 能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故障线路。
2. 根据权利要求1所述的单相接地故障定位方法,其特征在于,还包括: 在所述智能保护控制主机确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故 障线路后,所述智能保护控制主机向所述故障线路对应的所述智能采集控制终端发送跳闸 命令。
3. 根据权利要求2所述的单相接地故障定位方法,其特征在于,若所述故障定位系统中 还包括设置在各个分段母线和各条输电线路上的断路器或负荷开关,并且所述断路器或负 荷开关与智能采集控制终端相连接,所述方法还包括: 所述智能采集控制终端通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离。
4. 根据权利要求1所述的单相接地故障定位方法,其特征在于,若所述故障定位系统中 还包括设置在各个分段母线中的母线差动保护装置,所述方法还包括: 在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻后,确定所述母线差动 保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分段母线的电气量特征信息满足差 动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述第二分段母线断电隔离。
5. 根据权利要求3或4所述的单相接地故障定位方法,其特征在于,在所述故障线路或 所述第二分段母线断电隔离后,还包括: 所述智能接地控制装置确定所述故障线路或所述第二分段母线对应的变电站内分段 母线为第三分段母线,并向所述第三分段母线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出 断开命令,以使所述智能控制开关断开所述第二接地变压器的中性点的接地电阻。
6. —种应用于配电网的单相接地故障定位装置,其特征在于,应用于故障定位系统,所 述故障定位系统包括:智能控制开关、智能接地控制装置、智能采集控制终端、智能保护控 制主机,其中: 所述智能控制开关设置在接地变压器的中性点与接地电阻之间的接地线路上;所述智 能接地控制装置与所述智能控制开关相连接,并控制所述智能控制开关的断开与闭合;所 述智能采集控制终端设置在配电网各个分段母线和各条输电线路中,所述智能保护控制主 机通过网络与所述智能采集控制终端相连接; 所述应用于配电网的单相接地故障定位装置包括:设置在所述智能接地控制装置中的 所述电压采集模块和所述接地控制模块;设置在所述智能采集控制终端中的采集控制模 块;设置在所述智能保护控制主机中的计算模块和确定模块; 所述电压采集模块,用于采集变电站内各条分段母线的三相电压,并根据所述三相电 压计算各分段母线的零序电压; 所述接地控制模块,用于选择变电站的任意一段母线为第一分段母线,在所述第一分 段母线的零序电压大于预设阈值时,向所述第一分段母线对应的第一接地变压器的智能控 制开关发出闭合命令,以使所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻; 所述采集控制模块,同步采集配电网各个分段母线和各条输电线路的电气量特征信 息,并将所述电气量特征信息实时上传至所述智能保护控制主机; 所述计算模块,用于根据所述电气量特征信息进行差动保护计算,判断所述电气量特 征信息是否满足差动保护动作条件; 所述确定模块,用于当所述计算模块判断所述电气量特征信息满足差动保护动作条件 时,确定所述电气量特征信息对应的分段母线或输电线路为故障线路。
7. 根据权利要求6所述的单相接地故障定位装置,其特征在于,还包括:设置在智能保 护控制主机上的命令发送模块; 所述命令发送模块,用于在所述确定模块确定所述电气量特征信息对应的分段母线或 输电线路为故障线路后,向所述故障线路对应的所述智能采集控制终端发送跳闸命令。
8. 根据权利要求7所述的单相接地故障定位装置,其特征在于,若所述故障定位系统中 还包括设置在各个分段母线和各条输电线路上的断路器或负荷开关,并且所述断路器或负 荷开关与智能采集控制终端相连接,所述装置还包括:设置在智能采集控制终端上的断路 丰旲块; 所述断路模块,用于通过所述断路器或负荷开关将所述故障线路断电隔离。
9. 根据权利要求6所述的单相接地故障定位装置,其特征在于,若所述故障定位系统中 还包括设置在各个分段母线中的母线差动保护装置,所述单相接地故障定位装置还包括: 设置在所述母线差动保护装置中的动作模块; 所述动作模块,用于在所述智能控制开关接通所述接地变压器的中性点的接地电阻 后,确定所述母线差动保护装置对应的分段母线为第二分段母线,当所述第二分段母线的 电气量特征信息满足差动保护动作条件时,所述母线差动保护装置动作,将所述第二分段 母线断电隔离。
10. 根据权利要求8或9所述的单相接地故障定位装置,其特征在于,还包括:设置在智 能接地控制装置中的恢复模块; 所述恢复模块,用于在所述故障线路或所述第二分段母线断电隔离后,确定所述故障 线路或所述第二分段母线对应的变电站内分段母线为第三分段母线,并向所述第三分段母 线对应的第二接地变压器的智能控制开关发出断开命令,以使所述智能控制开关断开所述 第二接地变压器的中性点的接地电阻。
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