CN109950893A - 基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，包括中性点零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块、数字信号处理器、报警装置、现场输入控制装置、可调电压源、物联网上报模块、数据分析中心。系统能对不同单相接地情况下的电容电流进行补偿，从而保护电网设备，使因过电压引起的绝缘事故大为减少。该消弧系统能实时检测电网电容电流的大小，电网扩大和改变电网运行方式不会影响其保护性能，并且此系统不需要配备消弧线圈，更轻便化，同时采用物联网模块对系统数据进行实时上报，当发生接地故障时，数据分析中心对线路进行选线定位分析，提高了系统的运行安全性和可靠性，促进了新一代配电自动化系统的建设。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，尤其涉及一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统。
背景技术
在配电网的单相接地故障中，单相间歇电弧接地以及谐振最容易引起过电压，过电压易对电网设备造成破坏，对线路易造成相间短路，对配电网造成了极大的影响。
在我国配电网中，主要的消弧措施是采用在电网中性点经消弧线圈接地从而抑制弧光接地过电压。但由于电网的扩大和电网运行方式改变，电网电容电流的大小也随之改变，这就使得配电网中传统的消弧线圈不能精准消除过电压。并且对于高阻接地和金属接地系统，消弧线圈不能对容性电流进行补偿。
另一方面随着新一代配电自动化系统的建设，要求对电力系统运行状态实施观测、分析与调整，从而提高电网的可靠性与灵活性，而消弧线圈对故障的非判断式处理不利于对故障数据采集，从而给选线定位分析造成一定的困难。
发明内容
为了克服配电网的单相接地故障中保护系统不能实时反馈电网运行状态和对电弧的完全消除的问题，本发明提出一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，能对不同单相接地情况下的电容电流进行补偿，并将数据上报到数据中心，利用上报数据能够准确进行选线定位分析，提高了系统的运行安全性和可靠性，促进了新一代配电自动化系统的建设。
为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，包括中性点零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块、数字信号处理器、报警装置、现场输入控制装置、可调电压源、物联网上报模块、数据分析中心；其特征在于：所述零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块将电网零序电压、三相电压的大小和电压相位进行采集，完成模数转换，转换成数字信号后发送至所述数字信号处理器，所述数字信号处理器对于数字信号进行分析处理，然后将处理信息分别发送至所述可调电压源、报警装置、物联网上报模块；所述可调电压源可根据所述数字信号处理器对三相电压的分析产生相匹配的消弧电流，所述物联网上报模块可将所述电网零序电压、三相电压的大小和相位信息上报到数据分析中心，所述数据分析中心根据接收到的所述物联网上报模块发送的数据对电网状态进行选线定位分析，将选线定位结果发送给工作人员用于现场选线定位，查找故障点。
进一步，所述报警装置可根据所述数字信号处理器对电网运行状态的分析报警。
进一步，所述现场输入控制装置包括显示模块、输入键盘。
进一步，所述显示模块对电网运行正常与否进行显示，显示电网实时数据。
进一步，所述输入键盘对电网重要参数进行控制.
进一步，所述数字信号处理器还连接有时钟模块。
进一步，所述有源消弧系统还包括供电模块。
进一步，所述数据分析中心为某一地区电网数据的集中中心，运用人工智能相关技术，对来自电网接地故障的信息进行选线定位分析。
本发明的有益效果是：能对不同单相接地情况下的电容电流进行补偿，从而保护电网设备，从而使因过电压引起的绝缘事故大为减少。对电网的运行状态实时监控，并且能及时消除配电网中单相接地故障所产生的电弧，减少弧光接地带来的危害。该消弧系统能实时检测电网电容电流的大小，电网扩大和改变电网运行方式不会影响其保护性能，并且此系统不需要配备消弧线圈，系统更轻便化。同时采用物联网模块对系统数据进行实时上报，当发生接地故障时，数据分析中心对线路进行选线定位分析，提高了系统的运行安全性和可靠性，促进了新一代配电自动化系统的建设。
附图说明
图1示给出了根据本发明的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统的实施例的结构框图；
图2示给出了根据本发明的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统的实施例的可调电压源的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，包括中性点零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块、数字信号处理器、报警装置、现场输入控制装置、可调电压源、物联网上报模块、数据分析中心。
其中，零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块将电网零序电压、三相电压的大小和电压相位信息进行采集，同时完成模数转换，转换成数字信号后发送至数字信号处理器，数字信号处理器对于数字信号进行分析处理。
数字信号处理器使用DSP芯片，将来自零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块的数字信号进行分析、运算。然后将处理信息分别发送至报警装置、物联网上报模块，同时产生脉宽调制信号，控制可调电压源。
图2所示为可调电压源的具体结构，数字信号处理器对三相电压的分析产生相匹配的消弧电流所需的PWM信号，控制PWM有源逆变器产生消弧电流，消弧电流流回故障电路中性点，消除故障线路电弧。
配电网发生单相接地故障时，测量零序电压及每个馈线的零序电流变化，将变化量传给数字信号处理器进行运算后控制可调电压源向中性点注入可控零序电流，控制故障相电压为零，使得故障相电容电流得到补偿。
物联网上报模块通过NB-IOT模块对采集到的电网电压、三相电压的大小和相位信息上报到数据分析中心。
报警装置采用声光报警器AH150BC，可根据数字信号处理器对电网运行状态的分析报警。
输入控制装置包括显示模块、输入键盘，其中显示屏采用LCD12864液晶显示屏。
显示模块对电网运行正常与否进行显示，显示电网实时数据。
输入键盘对电网重要参数进行控制。
数据分析中心根据接收到的物联网上报模块发送的数据对电网状态进行选线定位分析。选线定位分析结果发送到现场工作人员移动终端，排除接地故障。
数字信号处理器还连接有时钟模块，所述有源消弧系统还应有供电模块。
数据分析中心为某一地区电网数据的集中中心，运用人工智能相关技术，对来自电网接地故障的信息进行选线定位分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，包括中性点零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块、数字信号处理器、报警装置、现场输入控制装置、可调电压源、物联网上报模块、数据分析中心；其特征在于：所述零序电压检测模块、三相电压检测模块、电压相位测算模块将电网零序电压、三相电压的大小和电压相位进行采集，完成模数转换，转换成数字信号后发送至所述数字信号处理器，所述数字信号处理器对于数字信号进行分析处理，然后将处理信息分别发送至所述可调电压源、报警装置、物联网上报模块；所述可调电压源可根据所述数字信号处理器对三相电压的分析产生相匹配的消弧电流，所述物联网上报模块可将所述电网零序电压、三相电压的大小和相位信息上报到数据分析中心，所述数据分析中心根据接收到的所述物联网上报模块发送的数据对电网状态进行选线定位分析，将选线定位结果发送给工作人员用于现场选线定位，查找故障点。
2.根据权利要求1所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述报警装置可根据所述数字信号处理器对电网运行状态的分析报警。
3.根据权利要求1所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述现场输入控制装置包括显示模块、输入键盘。
4.根据权利要求3所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述显示模块对电网运行正常与否进行显示，显示电网实时数据。
5.根据权利要求3所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述输入键盘对电网重要参数进行控制。
6.根据权利要求1所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述数字信号处理器还连接有时钟模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述有源消弧系统还包括供电模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于可调电压源的单相接地故障有源消弧系统，其特征在于：所述数据分析中心为某一地区电网数据的集中中心，运用人工智能相关技术，对来自电网接地故障的信息进行选线定位分析。
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