CN111562442A - 一种接地电阻在线故障监视系统及方法 - Google Patents

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杜晓磊
张建锋
卢宇
张宝华
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NR Electric Co Ltd
State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种接地电阻在线故障监视系统，包括信号发生、接收、处理和判断装置、串联谐振回路和两条并联谐振回路，两条并联谐振回路分别连接在公共点与两条不带平波电抗器的金属中线之间，公共点还经由串联谐振回路连接信号发生、接收、处理和判断装置。本发明还公开一种接地电阻在线故障监视方法，步骤是：在无平波电抗器的支路中增加并联谐振回路；产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的高频注入信号，通过串联谐振回路送入接地电阻；检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，若阻抗变化超出阻抗死区范围，且在一定时延后阻抗依然异常，则判断接地电阻发生故障。此种技术方案可解决接地电阻运行时无法在线监视故障的问题。

Description

一种接地电阻在线故障监视系统及方法
技术领域
本发明属于高压直流输电技术领域，特别涉及一种在线监视接地电阻故障的系统及方法。
背景技术
在高压直流输电系统中，为了防止直流侧(即换流变压器的换流器侧)的电压漂移，在直流侧必须设置有接地点。同时为了防止线路等接地故障时较大的短路电流，在接地点还设置了接地电阻。在直流正常运行的时候接地电阻不流过电流，电压也和大地一致，故无法检测到电压和电流。在故障或者特殊工况下接地电阻会流过大电流。由于接地电阻的开路或者阻值的异常增加会导致接地点电位的漂移的风险，阻值的变小会导致故障或特殊工况下流过较大的电流造成一次设备的损坏。
在这种直流输电工程的特殊应用场合下，传统的直接采集电压和电流来判断电阻是否完好的方法已无法使用，目前该场合没有找到现成的检测手段。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种接地电阻在线故障监视系统及方法，其可解决接地电阻运行时无法在线监视故障的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种接地电阻在线故障监视系统，应用于高压直流输电系统中，所述高压直流输电系统中，公共点分别经第一、第二平波电抗器连接第一、第二站内设备，公共点分别连接两条不带平波电抗器的金属中线，公共点还分别经第一、第二接地电阻接地；所述接地电阻在线故障监视系统包括信号发生、接收、处理和判断装置、串联谐振回路和两条并联谐振回路，其中，两条并联谐振回路分别连接在公共点与两条不带平波电抗器的金属中线之间，公共点还经由串联谐振回路连接信号发生、接收、处理和判断装置；信号发生、接收、处理和判断装置产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的高频注入信号，经串联谐振回路送入第一、第二接地电阻，所述信号发生、接收、处理和判断装置检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，根据阻抗变化判断接地电阻是否发生故障，并在判断发生故障时发出接地极线路异常报警信号。
上述串联谐振回路包括注入电抗器和注入电容器，公共点经由注入电容器连接注入电抗器的一端，注入电抗器的另一端连接信号发生、接收、处理和判断装置。
上述并联谐振回路包括相互并联的阻断电抗器和阻断电容器。
上述高频注入信号的频率数量级为10-100k，单位为Hz。
一种接地电阻在线故障监视方法，包括如下步骤：
步骤1，在无平波电抗器的支路中增加连接并联谐振回路；
步骤2，产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的高频注入信号，通过串联谐振回路送入接地电阻；
步骤3，检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，若阻抗变化超出阻抗死区范围，且在一定时延后阻抗依然异常，则判断接地电阻发生故障。
上述步骤2中，高频注入信号的频率数量级为10-100k，单位为Hz。
上述高频注入信号的频率为13.95kHz。
采用上述方案后，本发明通过持续性地向接地电阻注入特定频率的信号，同时采集注入信号的电压和电流，通过实时计算接地电阻的阻抗值并和原始阻抗值比较来判断是否发生故障。
采用本发明所述的方法，可以实现在线监视接地电阻阻抗值，进而判断接地电阻是否发生了故障，解决了无法对接地电阻的故障情况在线监视的问题。因此，本发明可及时发现正常运行下接地电阻的故障情况，防止在接地电阻故障下的对系统中其它设备造成的损坏。
附图说明
图1是本发明接地电阻在线故障监视系统的电路图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种接地电阻在线故障监视系统，应用于高压直流输电系统中，所述高压直流输电系统中，极1经平波电抗器31连接公共点M，极2经平波电抗器41连接公共点M，公共点M还分别连接不带平波电抗器的金属中线；公共点M还分别经接地电阻R1、R2接地。
所述接地电阻在线故障监视系统包括信号发生、接收、处理和判断装置1，注入电抗器2，注入电容器3，阻断电抗器11、21，以及阻断电容器12、22；其中，阻断电抗器11和阻断电容器12并联、阻断电抗器21和阻断电容器22并联后，一端连接公共点M，另一端连接不带平波电抗器的金属中线；平波电抗器31、41的一端连接公共点M，另一端连接站内设备；公共点M还经由注入电容器3连接注入电抗器2的一端，注入电抗器2的另一端连接信号发生、接收、处理和判断装置1；待检测接地电阻R1、R2的一端连接公共点M，另一端分别接地。
本发明还提供一种接地电阻在线故障监视方法，利用信号发生、接收、处理和判断装置1产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的特定频率的信号，通常采用的频率数量级为10-100k，单位为Hz；产生的信号通过由串联谐振回路组成的注入信号回路(注入电抗器2，注入电容器3)送入接地电阻R1、R2，同时在无平波电抗器31、41的支路中增加并联谐振回路(阻断电抗器11、21，阻断电容器12、22)；通过检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，若阻抗变化超出阻抗死区范围，且在一定时延后阻抗依然异常，则判断接地电阻发生故障。
本发明在应用时，待检测的接地电阻R1和R2一般位于换流站内，具体工作方式如下：
信号发生、接收、处理和判断装置1产生明显区别于直流的13.95kHz的高频信号，通过注入电抗器2、注入电容器3将高频谐波信号注入接地电阻后入地，信号发生、接收、处理和判断装置1同时检测注入信号的电压电流，从而实时检测接地极线路的阻抗变化。例如，接地电阻正常阻抗为30+j0欧姆，某次故障后检测阻抗为10+j2欧姆，该阻抗变化超出了阻抗死区范围，经过一定时延阻抗依然异常，则报出接地电阻发生故障，信号发生、接收、处理和判断装置1发出接地极线路异常报警信号，异常阻抗为10+j2欧姆。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种接地电阻在线故障监视系统，应用于高压直流输电系统中，所述高压直流输电系统中，公共点分别经第一、第二平波电抗器连接第一、第二站内设备，公共点分别连接两条不带平波电抗器的金属中线，公共点还分别经第一、第二接地电阻接地；其特征在于：包括信号发生、接收、处理和判断装置、串联谐振回路和两条并联谐振回路，其中，两条并联谐振回路分别连接在公共点与两条不带平波电抗器的金属中线之间，公共点还经由串联谐振回路连接信号发生、接收、处理和判断装置；信号发生、接收、处理和判断装置产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的高频注入信号，经串联谐振回路送入第一、第二接地电阻，所述信号发生、接收、处理和判断装置检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，根据阻抗变化判断接地电阻是否发生故障，并在判断发生故障时发出接地极线路异常报警信号。
2.如权利要求1所述的一种接地电阻在线故障监视系统，其特征在于：所述串联谐振回路包括注入电抗器和注入电容器，公共点经由注入电容器连接注入电抗器的一端，注入电抗器的另一端连接信号发生、接收、处理和判断装置。
3.如权利要求1所述的一种接地电阻在线故障监视系统，其特征在于：所述并联谐振回路包括相互并联的阻断电抗器和阻断电容器。
4.如权利要求1所述的一种接地电阻在线故障监视系统，其特征在于：所述高频注入信号的频率数量级为10-100k，单位为Hz。
5.一种接地电阻在线故障监视方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，在无平波电抗器的支路中增加连接并联谐振回路；
步骤2，产生与正常运行通过的信号频率有明显差异的高频注入信号，通过串联谐振回路送入接地电阻；
步骤3，检测注入信号的电压电流，进而得到接地极线路的阻抗变化，若阻抗变化超出阻抗死区范围，且在一定时延后阻抗依然异常，则判断接地电阻发生故障。
6.如权利要求5所述的一种接地电阻在线故障监视方法，其特征在于：所述步骤2中，高频注入信号的频率数量级为10-100k，单位为Hz。
7.如权利要求6所述的一种接地电阻在线故障监视方法，其特征在于：所述高频注入信号的频率为13.95kHz。
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