CN109490709A - 一种辅助小电流接地选线的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种辅助小电流接地选线的系统和方法，该系统包括：控制模块和电流注入接收设备，采集10kV线缆上的零序电流和零序电压的值，将采集到的10kV线缆上的零序电流的值和零序电压的值与零序电流设定值和零序电压设定值相比，判断线缆是否出现故障，如果出现故障，然后打开第一控制开关和第二控制开关，在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关之间注入10Hz低频电流，比较第二低频电流值和电流返回设定值，以确定是否存在的故障，并且电力系统控制断路器切断故障线路。通过本发明增加一套辅助装置，节约成本，而且可以提高选线的成功率，从而进一步降低接地故障对电力系统所造成的影响，保证电力系统的稳定安全运行。

Description

一种辅助小电流接地选线的系统和方法

技术领域

本发明涉及小电流接地选线领域，具体提供了一种辅助小电流接地选线的系统和方法。

背景技术

目前的变电站中，10kV小电流选线方法一般是采集每条10kV线路上的零序电流和10kV母线上的零序电压后通过相关软件算法来模拟计算发生接地短路故障的线路，选择出存在接地故障的10kV线路，然后再切断发生接地故障的线路，从而保障电力系统的安全运行。但是在实际发生10kV线路接地故障的过程中，接地故障的种类和因数太多，使用这种方法进行接地故障选线并成功切除故障线路的概率不能达到100％。

目前电力系统中10kV线路属于为客户供电，为保证输电线路不对城市规划和建设造成影响，因此10kV线路多采用电力电缆来传输，10kV电缆的结构从外到内依次为外护套、钢带铠装、内护层、填充物、铜屏蔽层、外半导电层、绝缘层、内半导电层和线芯导体。10kV电缆中每条电缆都有一层铜屏蔽层，此铜屏蔽层是用来防止电缆对其他线路或周边的电子元器件产生干扰，在当前的电力系统中都是在线路的两侧进行直接接地，以保证此铜屏蔽层处于同电位。在10kV电缆发生接地故障的时候，一般都是由于电缆绝缘老化或电缆遭到其他外力的破坏，在10kV高电压的作用下导致内部线芯导体与大地发生连接，从而对电力系统安全运行和周边人、牲畜等造成危害，必须迅速切断该线路。由于在发生接地故障的过程中，电缆内部线芯导体在与大地连接的过程中电流会经过铜屏蔽层流向大地，此时铜屏蔽层也会相应的与大地连接。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种辅助小电流接地选线的系统和方法。通过增加辅助装置来提高选线的成功率，从而进一步降低接地故障对电力系统所造成的影响，保证电力系统的稳定安全运行。

本发明实施例提供了一种辅助小电流接地选线的系统，包括：控制模块和电流注入接收设备；

所述控制模块用于断开10kV线缆的铜屏蔽层与大地直接相连；所述控制模块包括第一控制开关和第二控制开关；所述第一控制开关连接在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间；所述第二控制开关连接在靠近下一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间；

所述电流注入接收设备用于提供并且注入第一低频电流和接收反馈的第二低频电流；所述第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接。

进一步的，所述第一低频电流为10Hz低频电流。

进一步的，所述电流注入接收设备包括控制芯片、10Hz低频电流的电压源以及采样电阻；所述10Hz低频电流的电压源正极连接第一控制开关和控制芯片的一端；所述10Hz低频电流的电压源负极连接控制芯片的另外一端和采样电阻的一端；所述采样电阻的另外一端连接接地铜排。

一种辅助小电流接地选线的方法是基于一种辅助小电流接地选线的系统实现的，包括以下步骤：

步骤1：采集10kV线缆上的零序电流和零序电压的值；

步骤2：将采集到的10kV线缆上的零序电流的值和零序电压的值与零序电流设定值和零序电压设定值相比，如果零序电流的值和零序电压的值小于零序电流设定值和零序电压设定值，则执行步骤1；如果零序电流的值和零序电压的值大于等于零序电流设定值和零序电压设定值，则执行步骤3；

步骤3：选择一条线路，打开第一控制开关和第二控制开关，将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，同时电流注入接收设备接收经过10kV线缆的第二低频电流；

步骤4；判断是否接收到第二低频电流以及第二低频电流的值，如果电流注入接收设备没有接收到第二低频电流或者第二低频电流的值小于返回电流设定值，则该线路没有出现接地短路故障，执行步骤3；如果电流注入接收设备接收到的第二低频电流的值大于返回电流设定值，则该线路出现接地故障，执行步骤5；

步骤5：系统控制断路器切断线路。

进一步的，所述零序电流的设定值为0.1A。

进一步的，所述零序电压的设定值为30V。

进一步的，在步骤3中，在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关之间注入10Hz低频电流，所述10Hz低频电流的大小范围为[2A，10A]。

进一步的，所述电流返回设定值为500mA。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种辅助小电流接地选线的系统和方法，包括：控制模块和电流注入接收设备，首先采集10kV线缆上的零序电流和零序电压的值，将采集到的10kV线缆上的零序电流的值和零序电压的值与零序电流设定值和零序电压设定值相比，判断系统是否出现故障，如果出现故障，选择一条线路，打开第一控制开关和第二控制开关，将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，同时电流注入接收设备接收经过10kV线缆的第二低频电流，比较第二低频电流值和返回电流设定值的大小，以确定是否存在的故障，并且系统可控制断路器切断故障电路。通过本发明增加辅助装置，一套设备就可以实现，节约成本，而且可以提高选线的成功率，从而进一步降低接地故障对电力系统所造成的影响，保证电力系统的稳定安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例1中的一种辅助小电流接地选线的系统连接图；

图2为基于本发明实施例1中一种辅助小电流节点选线的系统控制模块和10kV电缆连接图；

图3为基于本发明实施例1中一种辅助小电流节点选线的系统中电流注入接收设备的结构图；

图4为本发明实施例1中一种辅助小电流接地选线的方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

下面对本发明内容进行更加详细的阐述，

本发明实施例提出了一种辅助小电流接地选线的系统和方法。图1为本发明实施例1中的一种辅助小电流接地选线的系统连接图，该系统包括控制模块和电流注入接收设备。控制模块用于隔开10kV线缆的铜屏蔽层与大地直接，控制模块包括第一控制开关和第二控制开关。图2为基于本发明实施例1中一种辅助小电流节点选线的系统控制模块和10kV电缆连接图，第一控制开关连接在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间，第二控制开关连接在靠近下一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间。由于在发生接地故障的过程中，电缆内部线芯导体在与大地连接的过程中电流会经过铜屏蔽层流向大地，此时铜屏蔽层也会相应的与大地连接，针对这一特点，本发明通过在线路两端铜屏蔽层不是直接与大地连接，而是在铜屏蔽层和大地之间增加一个控制模块。

电流注入接收设备用于提供并且注入第一低频电流和接收经过线10kV缆铜屏蔽层的第二低频电流，将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，第一低频电流选用10Hz低频电流。选用10Hz低频电流是因为在电力正常工作和线路发生故障的情况下都不会存在这种频率的电流。

基于一种辅助小电流接地选线的系统，本发明实施例还提出了一种辅助小电流接地选线的方法，当线路没有发生故障时，10kV母线上几乎没有零序电压，第一控制开关和第二控制开关处于闭合状态，铜屏蔽层直接接地。当出现接地故障时，电缆中间部位绝缘受损，电缆的线芯导体和铜屏蔽层与大地连接，此时10kV母线上出现较大的零序电压，10kV线路出现零序电流，当线路的零序电流互感器和10kV母线零序电压互感器采集到的数值超过零序电流设定值和零序电压设定值，可以判断某条线路出现了接地故障。变电站内需要使用的零序电压和零序电流都是通过电压互感器(PT)和电流互感器(CT)变换过来的二次值，一般判断故障时零序电流的二次值是大于等于0.1A，零序电压是大于等于30V。

然后断开第一控制开关和第二控制开关，使得铜屏蔽层两端不接触大地。然后将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，需要根据电缆的绝缘情况、线路的长短、周边环境等来确定注入的电流大小，注入电流的大小一般为大于等于2A，小于等于10A，线路越长注入的电流就越小。这时10Hz低频电流的电压源、线芯导体和接地铜排之间形成一个回路。电流注入接收设备接收到反馈的第二低频电流，当电流注入接收设备接收到的第二低频电流超过电流返回设定值时，则认为该线路存在接地故障，系统向该条线路的断路器发出指令，切断该条线路，保障电力系统运行。如果电流注入接收设备没有接收到第二低频电流或者接收到的第二低频电流的值小于电流返回设定值，则该线路没有出现接地故障。电流返回设定值大于等于500mA时，即可判定改线路发生短路故障。

图4为本发明实施例1中一种辅助小电流接地选线的方法流程图。

在步骤S401中，开始处理该流程。

在步骤S402中，采集10kV线缆上的零序电流和零序电压的值。

在步骤S403中，判断采集到的10kV线缆上的零序电流的值和零序电压的值是否超过零序电流设定值和零序电压设定值，如果超过零序电流设定值和零序电压设定值，则执行步骤S404，如果小于等于零序电流设定值和零序电压设定值，则返回步骤S402。其中零序电流的设定值为0.1A，零序电压的设定值为30V。

在步骤S404中，选择一条线路，打开第一控制开关和第二控制开关。

在步骤S405中，将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，电流注入接收设备接收经过10kV线缆的第二低频电流。

在步骤S406中，判断接收到的第二低频电流是否大于电流返回设定值；如果大于电流返回设定值，则执行步骤S407；如果小于等于电流返回设定值，则返回步骤S404。其中注入的10Hz低频电流的大小范围为[2A，10A]，电流返回设定值为500mA。

在步骤S407中，系统控制断路器切断线路。

在步骤S408中，整个流程结束。

尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种辅助小电流接地选线的系统，其特征在于，包括：控制模块和电流注入接收设备；

所述控制模块用于断开10kV线缆的铜屏蔽层与大地直接相连；所述控制模块包括第一控制开关和第二控制开关；所述第一控制开关连接在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间；所述第二控制开关连接在靠近下一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和大地之间；

所述电流注入接收设备用于提供并且注入第一低频电流和接收反馈的第二低频电流；所述第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接。

2.根据权利要求1所述的一种辅助小电流接地选线的系统，其特征在于，所述第一低频电流为10Hz低频电流。

3.根据权利要求1或2所述的一种辅助小电流接地选线的系统，其特征在于，所述电流注入接收设备包括控制芯片、10Hz低频电流的电压源以及采样电阻；所述10Hz低频电流的电压源正极连接第一控制开关和控制芯片的一端；所述10Hz低频电流的电压源负极连接控制芯片的另外一端和采样电阻的一端；所述采样电阻的另外一端连接接地铜排。

4.一种辅助小电流接地选线的方法是基于一种辅助小电流接地选线的系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集10kV线缆上的零序电流和零序电压的值；

步骤2：将采集到的10kV线缆上的零序电流的值和零序电压的值与零序电流设定值和零序电压设定值相比，如果零序电流的值和零序电压的值小于零序电流设定值和零序电压设定值，则执行步骤1；如果零序电流的值和零序电压的值大于等于零序电流设定值和零序电压设定值，则执行步骤3；

步骤3：选择一条线路，打开第一控制开关和第二控制开关，将第一低频电流与靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关连接，同时电流注入接收设备接收经过10kV线缆的第二低频电流；

步骤4；判断是否接收到第二低频电流以及第二低频电流的值，如果电流注入接收设备没有接收到第二低频电流或者第二低频电流的值小于返回电流设定值，则该线路没有出现接地短路故障，执行步骤S3；如果电流注入接收设备接收到的第二低频电流的值大于返回电流设定值，则该线路出现接地故障，执行步骤5；

步骤5：系统控制断路器切断线路。

5.根据权利要求4所述的一种辅助小电流接地选线的方法，其特征在于，所述零序电流的设定值为0.1A。

6.根据权利要求4所述的一种辅助小电流接地选线的方法，其特征在于，所述零序电压的设定值为30V。

7.根据权利要要求4所述的一种辅助小电流接地选线的方法，其特征在于，在步骤3中，在靠近上一级变电站一端的10kV线缆铜屏蔽层和第一控制开关之间注入10Hz低频电流，所述10Hz低频电流的大小范围为[2A，10A]。

8.根据权利要求4所述的一种辅助小电流接地选线的方法，其特征在于，所述电流返回设定值为500mA。