CN110046443B - 一种小电流接地故障选线评估方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小电流接地故障选线评估方法与系统，包括：实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，获取对应的初始运行信号；小电流接地选线装置根据初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，生成对应的控制指令，将其发送至实时仿真装置；实时仿真装置响应于控制指令进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将其发送至评分装置，获取模拟切断后电网的当前故障状态信号，将当前故障状态信号发送至小电流接地选线装置；小电流接地选线装置根据当前故障状态信号进行选线判断，将其与控制指令发送至评分装置；评分装置根据正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估，能够准确反映故障选线装置的运行特性及功能情况。

Description

一种小电流接地故障选线评估方法与系统

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种小电流接地故障选线评估方法与系统。

背景技术

小电流接地系统的单相接地故障约占到配电网故障的80%以上，如果是瞬时性接地故障，故障可以自动消除；如果是永久性金属单相接地故障，因为接地电缆比较小，发生单相接地故障后三相电压仍然保持对称，系统可以带故障继续运行一段时间，不影响系统对负荷的持续供电，因此一定程度上提高了电力系统的供电可靠性。

但是系统发生单相金属性接地故障后，故障相电压为0，中性点电压上升为相电压，非故障相的电压上升为线电压。如果故障没有及时发现，长时间运行，故障引起的过电压可能会在电网绝缘薄弱处进一步扩大成两点或多处接地故障，若发生间歇性弧光接地故障，较高的过电压很容易损坏电力设备或使设备出现二次接地，危害设备与电网的绝缘，有可能使瞬时性接地故障演变为永久性接地故障，导致事故严重化。

中性点不接地系统或经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障后如何快速正确地选出接地线路是长期困扰电力系统的一个难题。在配电网发生单相接地后快速正确地选出接地线路，对保障电力系统安全稳定运行起着非常重要的作用。

长期以来，小电流接地系统选线是10kV配电网机电保护工作的重点，谐振接地系统的选线更是重点中的难点。虽然配电网选线装置种类繁多，但是从现场使用和电网相关部门的数据统计来看，选线的效果并不好，选线装置或多或少存在误选、漏选的情况。准确的接地选线技术和可靠的接地选线装置，不仅可以及时查找故障线路锁定故障位置，以便运行人员及时采取措施，保障系统的安全可靠运行。因此，需要对选线装置的性能进行检测评估，但是现有技术难以统一量化指标进行评价，未能准确反应选线装置的运行特性和功能情况。

发明内容

本发明实施例提供一种小电流接地故障选线评估方法与系统，能有效解决现有技术中小电流接地选线装置功能难以统一量化指标进行评价的问题，通过对小电流接地选线发生故障模拟的运行工况进行评估，能够准确反映小电流接地选线装置的运行特性及功能情况。

本发明一实施例提供一种小电流接地故障选线评估方法，包括：

实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号；

所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置；

所述实时仿真装置响应于所述控制指令，对所述故障线路进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置；

所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置；

所述评分装置根据接收到的所述正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估。

作为上述方案的改进，所述实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号前，包括：

仿真工作站预先设置故障参数；其中，所述故障参数包括故障预设线路；

根据所述故障参数，所述仿真工作站构建所述实时仿真装置用于模拟的电网。

作为上述方案的改进，所述方法还包括功率放大器的处理步骤：

所述初始运行信号包括第一故障电流信号、第一故障电压信号；

所述当前故障状态信号包括第二故障电压信号、断路器开断信号及故障变位信号；其中，所述断路器开断信号由所述故障线路上的断路器响应于所述控制指令后生成；

所述功率放大器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的模拟信号进行放大，将放大后的模拟信号发送至所述小电流接地选线装置；其中，所述模拟信号为所述第一故障电流信号、第一故障电压信号及第二故障电压信号。

作为上述方案的改进，所述方法还包括继电器的处理步骤：

所述继电器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的断路器开断信号进行耦合隔离，将隔离后的断路器开断信号发送至所述小电流接地选线装置。

作为上述方案的改进，所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置，包括：

当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压大于预设阈值时，根据所述初始运行信号对所述电网进行故障处理；

根据所述第一故障电流信号、第一故障电压信号进行计算，确定所述故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置。

作为上述方案的改进，所述方法还包括：

当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压小于预设阈值时，启动轮切操作，生成轮切启动信号和轮切次数信号。

作为上述方案的改进，所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置，包括：

所述当前故障状态信号还包括轮切启动信号和轮切次数信号；

当检测到所述第二故障电压小于所述预设阈值时，则判断到故障选线成功；

当检测到所述第二故障电压大于预设阈值时，则判断到故障选线失败，启动轮切操作，生成所述轮切启动信号，直至检测到所述故障变位信号发生变位时，停止轮切操作，生成所述轮切次数信号。

作为上述方案的改进，所述评分装置根据接收到的所述保护动作信号、当前故障状态信号、控制指令及对故障选线结果进行评估，包括：

根据所述正确保护动作信号、控制指令、断路器开断信号对所述故障变位信号的状态进行判断；其中，所述正确保护动作信号由所述实时仿真装置基于所述故障预设线路生成的；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路相同时，判断所述故障变位信号发生变位；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路不相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路不相同时，判断所述故障变位信号未发生变位。

作为上述方案的改进，所述方法还包括所述评分装置的评估步骤：

当检测到所述故障变位信号发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切除所述故障预设线路；

当检测到所述故障变位信号发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为通过若干次切线操作后切除所述故障预设线路；

当检测到所述故障变位信号未发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切线未切除所述故障预设线路，重新进行切线操作；

当检测到所述故障变位信号未发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为通过若干次切线操作后未切除所述故障预设线路，重新进行切线操作。

本发明另一实施例对应提供了一种小电流接地故障选线评估系统，包括：仿真工作站、实时仿真装置、仿真接口设备、继电器、功率放大器、小电流接地选线装置、评分装置，所述仿真接口设备包括高速数字量输出卡、高速模拟量输出卡、高速数字量输入卡；

其中，所述仿真工作站的输出端与所述实时仿真装置的第一输入端连接；

所述实时仿真装置的第一输出端与所述高速数字量输出卡的输入端连接，所述高速数字量输出卡的第一输出端与所述继电器的输入端连接；

所述实时仿真装置的第二输出端与所述高速模拟量输出卡的输入端连接，所述高速模拟量输出卡的输出端与所述功率放大设备的输入端连接；

所述继电器的输出端与所述小电流接地选线装置的第一输入端连接，所述功率放大装置的输出端与所述小电流接地选择装置的第二输入端连接；

所述小电流接地选线装置的第一输出端与所述高速数字量输入卡的输入端连接，所述高速数字量输入卡的输出端与所述实时仿真装置的第二输入端连接；

所述小电流接地选择装置的第二输出端与所述评分装置的第一输入端连接；

所述高速数字量输出卡的第二输出端与所述评分装置第二输入端连接。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种小电流接地故障选线评估方法，通过实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号，所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置，所述实时仿真装置响应于所述控制指令，对所述故障线路进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置，所述评分装置根据接收到的所述正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估，能有效解决现有技术中小电流接地选线装置功能难以统一量化指标进行评价的问题，通过对小电流接地选线发生故障模拟的运行工况进行评估，能够准确反映小电流接地选线装置的运行特性及功能情况。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种小电流接地故障选线评估方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的中性点不接地系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的中性点径消弧线圈接地系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的小电流接地故障选线评估过程示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种小电流接地故障选线评估系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种小电流接地故障选线评估方法的流程示意图，包括：

S1、实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号；

S2、所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置；

S3、所述实时仿真装置响应于所述控制指令，对所述故障线路进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置；

S4、所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置；

S5、所述评分装置根据接收到的所述正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估。

优选地，所述实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号前，包括：

仿真工作站预先设置故障参数；其中，所述故障参数包括故障预设线路；

根据所述故障参数，所述仿真工作站构建所述实时仿真装置用于模拟的电网。

其中，所述故障参数可以是故障预设线路、故障类型、故障相别、故障电流等。故障正确切线预设结果，即故障预设线路，已经提前内置到实时仿真装置中并于每次小电流选线装置动作时发送给选线评分装置，用于作为评分判定标准。

需要说明的是，仿真工作站用于搭建RTDS仿真模型，并设置RTDS电网仿真模型参数及故障。用于模拟的电网可以通过仿真工作站搭建。该电网还可以在模拟的小电流接地电网中设置故障线路，以便于更为真实的模拟出实际的小电流接地选线方式。仿真工作站还能够设置所述模拟电网的参数。仿真工作站还设有人机交互显示界面，该界面上还可以显示小电流接地选线方式中模拟电网发生接地故障的运行状态、波形等。具体的，实时仿真装置将仿真模拟出的模拟电网发生故障时的运行参数（如电流电压）、波形等信息发送至仿真工作站，通过仿真工作站将这些信息显示出来，有利于人机交互。

优选地，该电网包括无穷大电源、变压器、母线、支路、负荷以及控制模块。该电网的模拟接地方式包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、弧光接地方式以及三相不平衡接地方式。

参见图2，是本发明一实施例提供的中性点不接地系统的结构示意图。

在一种可选的实施例中，当该电网的模拟接地方式为所述中性点不接地方式时，包括母线I、母线II、无穷大电源V、变压器T、支路Tline、故障点K以及负荷；其中，支路1#、支路10#以及支路14#为架空线，支路5#以及支路9#为电缆，支路7#以及支路15#为架空线和电缆。模拟电网的母线与漏电电阻连接。当模拟电网连续故障时，所述漏电电阻起到快速恢复电压幅值和运行状态的作用，缩短故障后恢复时间，能够更好地模拟小电流接线方式的运行特性。

参见图3，是本发明一实施例提供的中性点径消弧线圈接地系统的结构示意图。

在一种可选的实施例中，当模拟电网的模拟接地方式为所述中性点经消弧线圈接地方式时，包括母线I、母线II、无穷大电源V、变压器T、支路Tline、故障点K、负荷以及消弧线圈C1、C2，其中，支路1、支路10以及支路14为架空线，支路5以及支路9为电缆，支路7以及支路15为架空线和电缆。其中，所述经消弧线圈接地方式中的消弧线圈C1、C2包括电感L、电阻R以及阻尼开关S，所述电感L用于模拟调匝式消弧线圈的电感，所述电阻R用于模拟消弧线圈的等效损耗，优选的，所述电感L的大小可以根据所述模拟电网对接地电容的电流的大小以及脱谐度进行设置。消弧线圈C1、C2采用感性电流比容性电流大于5A的过补偿方式，所述消弧线圈C1、C2的损耗取所述消弧线圈容量的1%。

其中，对所述消弧线圈C1、C2采用的控制策略包括：故障开始时，所述消弧线圈C1、C2的控制单元检测到中性点电压超过30%相电压时，消弧线圈C1、C2发送动作信号控制阻尼开关S闭合，消弧线圈开始补偿。故障消除后，消弧线圈100的控制单元需要再次检测中性点电压的变化，只有在中性点电压低于30%相电压时，消弧线圈C1、C2的动作信号才会发出退出补偿的指令。

在一种可选的实施例中，当所述模拟电网的模拟接地方式为所述弧光接地方式时，在故障位置接入一个可变电阻，采用可变电阻模拟电弧电阻，可变电阻是以电弧电流作为输出变量，以输出电弧电阻作为输出量。

在另一可选的实施例中，当所述模拟电网的模拟接地方式为所述三相不平衡接地方式时，采用在任一相母线处连接一个接地电容，从而产生电压偏移量的方式来模拟三相不平衡，根据电容大小设定来三相不平衡的大小，能够检验所述小电流接地选线装置在三相不平衡条件下运行的准确性。在所述三相不平衡接地方式中，包括A相、B相、C相以及电容C1，所述A相与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端接地。

本发明实施例提供的一种小电流接地故障选线评估方法，通过实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号，所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置，所述实时仿真装置响应于所述控制指令，对所述故障线路进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置，所述评分装置根据接收到的所述正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估，能有效解决现有技术中小电流接地选线装置功能难以统一量化指标进行评价的问题，通过评分装置根据小电流接地选线装置的控制操作给出当次试验的性能评分，能够准确反映小电流接地选线装置的运行特性及功能情况。

在另一优选实施例中，在上述实施例的基础上，所述小电流接地故障选线评估方法还包括功率放大器的处理步骤：

所述初始运行信号包括第一故障电流信号、第一故障电压信号；

所述当前故障状态信号包括第二故障电压信号、断路器开断信号及故障变位信号；其中，所述断路器开断信号由所述故障线路上的断路器响应于所述控制指令后生成；

所述功率放大器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的模拟信号进行放大，将放大后的模拟信号发送至所述小电流接地选线装置；其中，所述模拟信号为所述第一故障电流信号、第一故障电压信号及第二故障电压信号。

需要说明的是，功率放大设备的输入端用于接收所述模拟信号并将模拟信号进行放大，再将处理后的模拟信号发送给小电流接地选线装置。由于功率放大器接收的交流电压、电流信号较小，功率放大设备能够将输出的模拟信号放大，实现模拟实际电压、电流驱动小电流接地选线装置的功能。

优选的，功率放大设备为功率放大器，功率放大器包括前置放大单元、驱动放大单元以及末级功率放大单元。其中，前置放大单元起匹配作用；所述驱动放大单元起到桥梁作用，驱动放大单元将前置放大单元送来的电流信号作进一步放大；末级功率放大单元将驱动放大单元送来的电流信号形成大功率信号。

进一步的，所述小电流接地故障选线评估方法还包括继电器的处理步骤：

所述继电器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的断路器开断信号进行耦合隔离，将隔离后的断路器开断信号发送至所述小电流接地选线装置。

具体的，所述继电器的输入端接收断路器开断信号并将断路器开断信号进行耦合隔离，再将处理后的断路器开断信号发送给小电流接地选线装置。继电器有着耦合隔离输入部分、驱动输出部分的功能，对小电流接地选线装置起到控制、保护、调节和传递信息作用。

优选的，所述继电器可采用端子式继电器。

步骤S2包括：当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压大于预设阈值时，根据所述初始运行信号对所述电网进行故障处理；

根据所述第一故障电流信号、第一故障电压信号进行计算，确定所述故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置。

需要说明的是，所述预设阈值为选线保护定值，其中，所述选线保护定值为所述小电流接地选线装置的启动电压，也就是当模拟电网发生单相接地故障时，能够使小电流接地选线装置开始工作的最小电压。小电流接地选线装置功能，即根据该电网的故障电压和故障电流，以及继电器接收到的开关状态，通过逻辑计算零序电压大于选线保护定值时的情况，启动选线保护，通过零序电压和零序电流的运算，确定故障线路、故障相别和故障类型，发出对应线路的控制指令传送给仿真接口设备。其中，所述零序电压为所述小电流接地选线装置采样的零序电压，所述零序电流为所述小电流接地选线装置采样的零序电流；所述控制指令具体为跳闸信号。

进一步的，小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号判断电网的故障状态，故障线路、故障相别和故障类型，并发送控制指令至仿真接口设备，以使仿真接口设备将控制指令发送给实时仿真装置，从而实时仿真装置中的模拟电网根据控制指令控制断路器切断所述故障线路。优选的，所述控制指令为数字量信号，通过仿真接口设备上的高速数字输入卡传输至实时仿真装置。

所述实时仿真装置响应于所述控制指令，根据所述故障预设线路生成正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，用于作为评分判定标准，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置。

进一步的，小电流接地选线装置根据接收到的电网的当前故障状态信号，根据该电网的第二故障电压及继电器接收到的开关状态进行计算判断。将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置，评分装置采用控制信号与仿真接口发送来的接口信号进行逻辑运算，计算当次试验小电流接地选线装置动作的性能得分。

步骤S4包括：

所述当前故障状态信号还包括轮切启动信号和轮切次数信号；

当小电流接地选线装置检测到所述第二故障电压小于所述预设阈值时，则判断到故障选线成功；

当检测到所述第二故障电压大于预设阈值时，则判断到故障选线失败，启动轮切操作，生成所述轮切启动信号，直至检测到所述故障变位信号发生变位时，停止轮切操作，生成所述轮切次数信号。

需要说明的是，小电流接地选线装置根据当前故障状态信号判断当次故障切线是否成功。当计算到所述第二故障电压小于所述预设阈值时，则判断当次故障选线成功，即为首次故障选线成功。当计算到第二故障电流依然存在且大于选线保护定值时，判断当次故障选线失败，启动轮切操作。其中，轮切策略模式为轮流切断线路直至切除故障线路，实时仿真装置每次模拟切断线路后向小电流接地选线装置反馈当前电网故障状态，直至切除所述故障预设线路。

进一步的，所述评分装置还包括对所述故障变位信号的状态进行判断的步骤：

根据所述正确保护动作信号、控制指令、断路器开断信号对所述故障变位信号的状态进行判断；其中，所述正确保护动作信号由所述实时仿真装置基于所述故障预设线路生成的；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路相同时，判断所述故障变位信号发生变位；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路不相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路不相同时，判断所述故障变位信号未发生变位。

需要说明的是，故障变位信号动作表明切除的正好是故障线路，即小电流接地选线装置计算的故障线路为所述故障预设线路，且该故障线路上的断路器响应于所述控制指令切断所述故障预设线路，则切线成功。

参见图4，是本发明一实施例提供的小电流接地故障选线评估过程示意图。

在第一种可选的实施例中，评分装置接收到的控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路相同，判断所述故障变位信号发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切除所述故障预设线路，则对当次小电流接地故障选线装置的选线结果进行评分，当次试验得分为，当次试验结束。

在第二种可选的实施例中，评分装置接收到的控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路不相同，判断所述故障变位信号未发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切线未切除所述故障预设线路，故障选线失败，小电流接地选线装置启动轮切操作，重新进行切线操作。评分装置对当次试验得分为，当次试验未结束，等待下一次切线操作。

其中，lines表示母线所有的出现数。

在第三种可选的实施例中，在第二种实施例的基础上，小电流接地选线装置已启动轮切操作。评分装置接收到的正确保护动作信号对应的所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路相同时，判断所述故障变位信号发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，则所述故障选线结果为通过若干次切线操作后切除所述故障预设线路，即经过多次轮流切线操作，当次切除所述故障预设线路。当次试验得分为，当次试验结束。

在第四种可选的实施例中，在第二种实施例的基础上，小电流接地选线装置已启动轮切操作。评分装置接收到的正确保护动作信号对应的所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路不相同时，判断所述故障变位信号未发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为通过若干次切线操作后仍然未切除所述故障预设线路，重新进行切线操作。当次试验得分为，当次试验未结束，等待下一次切线操作。

对上述四种可选的实施例，在同一套小电流接地选线装置开展100次随机故障的试验，每次试验得分均有记录，最后累计100次试验得分，代表该小电流接地选线装置性能得分。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种小电流接地故障选线评估方法，通过所述实时仿真装置获取电网的初始运行信息，再通过所述功率放大设备对所述电网输出的模拟信号进行放大后发送给所述小电流接地选线装置，通过所述继电器对所述电网输出的断路器开断信号进行耦合隔离后发送给所述小电流接地选线装置，以使小电流接地选线装置判断所述电网的故障线路，并发送控制指令至所述电网，所述电网根据所述控制指令控制断路器切断所述故障线路。小电流接地选线装置根据当前所述电网的故障状态判断是否启动轮切操作。评价装置根据每次切线操作后实时仿真装置发出的正确动作信号与小电流接地选线装置接收到的控制指令、断路器开断信号做逻辑计算，得出本次操作的动作得分，累计试验各次动作得分为本次试验得分，累计100次随机试验得分为小电流接地选线装置性能得分。解决现有技术中小电流接地选线装置功能难以统一量化指标进行评价的问题，能够实现模拟小电流接地选线发生故障的实际运行工况，准确反映小电流接地选线装置的运行特性及功能情况。

在另一优选实施例中，所述一种小电流接地故障选线评估方法还包括所述电网中设置了选线跳闸失败或保护灵敏度不足的工况。

步骤S2中还包括：

当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压小于预设阈值时，启动轮切操作，生成轮切启动信号和轮切次数信号。

需要说明的是，设置故障的接地电阻使线路故障时的零序电压满足条件：选线保护定值大于零序电压，零序电压大于轮切定值。所述轮切定值是所述小电流接地选线装置内部设定的一个门槛值，当所述选线保护定值大于所述零序电压，所述零序电压大于轮切定值时，小电流接地选线装置就启动轮切功能。

具体的，轮切功能是指在正常跳闸失败和保护灵敏度不足两种工况下，按照轮切策略模式来轮流切除线路直至切除故障线路。当线路处于跳闸失败的工况下时，可直接启动轮切功能来跳闸切除故障线路；当线路处于保护灵敏度不足的工况时，所述保护灵敏度不足指的是当所述小电流接地选线装置的零序电压小于选线保护定值时的情况，可经延时来启动长时限的轮切功能，该功能可投退，延时时长可人工设定。优选的，所述轮切策略模式包括固定轮切模式和自动轮切模式，所述固定轮切模式是指按人工预设的切断故障线路的顺序进行切断故障线路；所述自动轮切模式是先切断所述模拟电网中的架空线，再切断所述模拟电网中的电缆，其中，同类型线路按所述小电流接地选线装置统计的故障率由高到低排序进行轮切线路。当小电流接地选线装置启动轮切功能后，每当一条线路的断路器因接收到所述小电流接地选线装置的跳闸命令而跳开时，通过继电器将该线路的断路器开关状态输出至小电流接地选线装置，从而为轮切功能提供模拟条件。本实施例通过设置选线跳闸失败或保护灵敏度不足的工况，以使保证小电流接地选线装置对故障选线的准确性。

参见图5，是本发明一实施例提供的一种小电流接地故障选线评估系统的结构示意图，包括：仿真工作站17、实时仿真装置11、仿真接口设备12、继电器14、功率放大器13、小电流接地选线装置15、评分装置16；其中，所述仿真接口设备12包括高速数字量输出卡121、高速模拟量输出卡122、高速数字量输入卡123；

其中，所述仿真工作站17的输出端与所述实时仿真装置的第一输入端连接；

所述实时仿真装置11的第一输出端与所述高速数字量输出卡121的输入端连接，所述高速数字量输出卡121的第一输出端与所述继电器14的输入端连接；

所述实时仿真装置12的第二输出端与所述高速模拟量输出卡122的输入端连接，所述高速模拟量输出卡122的输出端与所述功率放大设备13的输入端连接；

所述继电器14的输出端与所述小电流接地选线装置15的第一输入端连接，所述功率放大装置13的输出端与所述小电流接地选择装置15的第二输入端连接；

所述小电流接地选线装置15的第一输出端与所述高速数字量输入卡123的输入端连接，所述高速数字量输入卡123的输出端与所述实时仿真装置11的第二输入端连接；

所述小电流接地选择装置15的第二输出端与所述评分装置16的第一输入端连接；

所述高速数字量输出卡121的第二输出端与所述评分装置16第二输入端连接。

优选地，仿真工作站17用于设置故障参数，并构建实时仿真装置用于模拟的电网。

实时仿真装置11用于模拟电网运行工况及接地故障，通过所述仿真接口设备12向实时仿真装置输出发送初始运行信号、正确保护动作信号及当前故障状态信号；

仿真接口设备12用于将实时仿真装置输出的模拟信号和数字信号发送至所述小电流接地选线装置15，将所述小电流接地选线装置15输出的数字信号发送给实时仿真装置11，将实时仿真装置11输出的数字信号发送至所述评分装置16。其中，所述数字信号包括断路器开断信号、控制指令及正确保护动作信号。

功率放大设备13用于将实时仿真装置11输出的模拟信号进行信号放大，向所述小电流接地选线装置15发送模拟信号。

继电器14用于耦合隔离实时仿真装置11输出的数字信号、功能处理并驱动小电流接地选线装置15，向所述小电流接地选线装置15发送实时仿真装置11输出的数字信号。

小电流接地选线装置15根据仿真接口设备12发送的模拟信号和数字信号进行逻辑运算来判断故障线路、故障相别和故障类型，同时根据仿真接口设备12向实时仿真装置11发送用于控制断路器的控制指令，并实时接收实时仿真装置11发送的当前电网的故障状态，并上传报文。

评分装置16根据接收实时仿真装置11发出的正确保护动作的数字信号和根据接收小电流接地选线装置15控制指令数字信号及当前故障状态信号，用于对小电流接地选线装置15动作性能进行评分，其中，所述当前故障状态信号包括变位信号、轮切启动信号和轮切次数信号。

在另一种可选的实施例中，小电流接地故障选线评估系统还包括报警设备，所述报警设备与所述实时仿真装置连接。所述报警设备在所述实时仿真装置中的所述模拟电网发生线路故障时，发出报警信号以提示用户。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，包括：

实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号；

小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置；

所述实时仿真装置响应于所述控制指令，对所述故障线路进行模拟切断，得到正确保护动作信号，将所述正确保护动作信号发送至评分装置，并获取模拟切断后所述电网的当前故障状态信号，将所述当前故障状态信号发送至所述小电流接地选线装置；

所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置；

所述评分装置根据接收到的所述正确保护动作信号、当前故障状态信号及控制指令对故障选线结果进行评估。

2.如权利要求1所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述实时仿真装置模拟电网故障的工作状态，并获取与所述工作状态对应的初始运行信号前，包括：

仿真工作站预先设置故障参数；其中，所述故障参数包括故障预设线路；

根据所述故障参数，所述仿真工作站构建所述实时仿真装置用于模拟的电网。

3.如权利要求2所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述方法还包括功率放大器的处理步骤：

所述初始运行信号包括第一故障电流信号、第一故障电压信号；

所述当前故障状态信号包括第二故障电压信号、断路器开断信号及故障变位信号；其中，所述断路器开断信号由所述故障线路上的断路器响应于所述控制指令后生成；

所述功率放大器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的模拟信号进行放大，将放大后的模拟信号发送至所述小电流接地选线装置；其中，所述模拟信号为所述第一故障电流信号、第一故障电压信号及第二故障电压信号。

4.如权利要求3所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述方法还包括继电器的处理步骤：

所述继电器根据接收到的由所述实时仿真装置发送的断路器开断信号进行耦合隔离，将隔离后的断路器开断信号发送至所述小电流接地选线装置。

5.如权利要求3所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述小电流接地选线装置根据接收到的初始运行信号进行故障判断，得到故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置，包括：

当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压大于预设阈值时，根据所述初始运行信号对所述电网进行故障处理；

根据所述第一故障电流信号、第一故障电压信号进行计算，确定所述故障线路，并生成与所述故障线路对应的控制指令，将所述控制指令发送至所述实时仿真装置。

6.如权利要求3所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述小电流接地选线装置接收到的所述第一故障电压小于预设阈值时，启动轮切操作，生成轮切启动信号和轮切次数信号。

7.如权利要求4所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述小电流接地选线装置根据所述当前故障状态信号进行选线判断，并将所述当前故障状态信号和所述控制指令发送至所述评分装置，包括：

所述当前故障状态信号还包括轮切启动信号和轮切次数信号；

当检测到所述第二故障电压小于预设阈值时，则判断到故障选线成功；

当检测到所述第二故障电压大于预设阈值时，则判断到故障选线失败，启动轮切操作，生成所述轮切启动信号，直至检测到所述故障变位信号发生变位时，停止轮切操作，生成所述轮切次数信号。

8.如权利要求7所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述评分装置根据接收到的所述保护动作信号、当前故障状态信号、控制指令及对故障选线结果进行评估，包括：

根据所述正确保护动作信号、控制指令、断路器开断信号对所述故障变位信号的状态进行判断；其中，所述正确保护动作信号由所述实时仿真装置基于所述故障预设线路生成的；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路相同时，判断所述故障变位信号发生变位；

当所述控制指令对应的故障线路与正确保护动作信号对应的所述故障预设线路不相同，或所述故障预设线路与所述断路器开断信号对应的切断线路不相同时，判断所述故障变位信号未发生变位。

9.如权利要求8所述的小电流接地故障选线评估方法，其特征在于，所述方法还包括所述评分装置的评估步骤：

当检测到所述故障变位信号发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切除所述故障预设线路；

当检测到所述故障变位信号发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为通过若干次切线操作后切除所述故障预设线路；

当检测到所述故障变位信号未发生变位，且未检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为首次切线未切除所述故障预设线路，重新进行切线操作；

当检测到所述故障变位信号未发生变位，且检测到所述轮切启动信号和轮切次数信号时，所述故障选线结果为通过若干次切线操作后未切除所述故障预设线路，重新进行切线操作。

10.一种小电流接地故障选线评估系统，其特征在于，包括：仿真工作站、实时仿真装置、仿真接口设备、继电器、功率放大器、小电流接地选线装置、评分装置，所述仿真接口设备包括高速数字量输出卡、高速模拟量输出卡、高速数字量输入卡；

其中，所述仿真工作站的输出端与所述实时仿真装置的第一输入端连接；

所述实时仿真装置的第一输出端与所述高速数字量输出卡的输入端连接，所述高速数字量输出卡的第一输出端与所述继电器的输入端连接；

所述实时仿真装置的第二输出端与所述高速模拟量输出卡的输入端连接，所述高速模拟量输出卡的输出端与所述功率放大器的输入端连接；

所述继电器的输出端与所述小电流接地选线装置的第一输入端连接，所述功率放大器的输出端与所述小电流接地选线装置的第二输入端连接；

所述小电流接地选线装置的第一输出端与所述高速数字量输入卡的输入端连接，所述高速数字量输入卡的输出端与所述实时仿真装置的第二输入端连接；

所述小电流接地选线装置的第二输出端与所述评分装置的第一输入端连接；

所述高速数字量输出卡的第二输出端与所述评分装置第二输入端连接。