CN113671412A - 一种小电流接地选线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小电流接地选线装置，包括监测模块、计算模块、判断模块以及选线模块，监测模块用于监测电压互感器采集的实时波形；计算模块用于基于电压互感器采集的实时波形，计算出各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值；判断模块用于根据各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值，判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障；选线模块用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障，并在发生单相接地故障后进行接地选线。本发明解决了现有技术中不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障的技术问题。

Description

一种小电流接地选线装置
技术领域
本发明涉及接地技术领域，具体涉及一种小电流接地选线装置。
背景技术
小电流接地选线装置，适用于6～66kV中性点不接地、或经消弧线圈接地系统，广泛应用于电力、冶金、煤矿、石油、化工等行业，能够在电力系统发生单相接地故障后，快速、准确的查找接地支路，及时排除故障支路，提高系统运行可靠性。
但是，目前的小电流接地选线装置，不能准确识别PT(电压互感器)断线及铁磁谐振故障，认为零序电压升高即为接地故障，造成大量选线错误。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种小电流接地选线装置，解决现有技术中不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
一种小电流接地选线装置，包括：
监测模块，用于监测电压互感器采集的实时波形；
计算模块，用于基于电压互感器采集的实时波形，计算出各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值；
判断模块，用于根据各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值，判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障；
选线模块，用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障，并在发生单相接地故障后进行接地选线。
优选的，所述的小电流接地选线装置中，所述判断模块包括：
PT断线判断单元，用于根据母线的三相电压值计算出三相电压内部合成的零序电压，并根据三相电压内部合成的零序电压与对应母线的零序电压值之间的差值，判断是否发生PT断线故障；
铁磁谐振判断单元，用于根据母线的零序电压的频率，判断是否发生铁磁谐振故障。
优选的，所述的小电流接地选线装置中，所述PT断线故障至少包括PT一次断线故障、PT二次相电压断线故障以及PT二次开口电压断线故障，所述铁磁谐振故障至少包括三分频谐振故障、二分频谐振故障以及二倍频谐振故障。
优选的，所述的小电流接地选线装置中，所述选线模块包括：
故障判断单元，用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障；
接地选线单元，用于在发生单相接地故障后进行接地选线。
优选的，所述的小电流接地选线装置中，所述接地选线单元具体包括：
第一接地选线子单元，用于将各支路暂态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；
第二接地选线子单元，用于将各支路暂态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路；
第三接地选线子单元，用于将各支路稳态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；
第四接地选线子单元，用于将各支路稳态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路。
优选的，所述的小电流接地选线装置还包括录波模块，用于记录接地故障从发生到结束全过程装置识别的故障事件。
优选的，所述的小电流接地选线装置还包括动作控制模块，用于控制小电流接地选线装置的动作。
优选的，所述的小电流接地选线装置还包括通讯模块，用于进行网络通讯。
优选的，所述的小电流接地选线装置还包括配置模块，用于对小电流接地选线装置的参数进行配置。
优选的，所述的小电流接地选线装置还包括人机交互模块，用于进行人机交互。
与现有技术相比，本发明提供的小电流选线装置，通过增加一判断模块，在进行接地选线判断时，首先利用判断模块判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障，在将排除非PT断线、铁磁谐振等故障引起的电压异常、确认是单相接地后，再通过选线模块进行接地选线判断，从而可以先准确识别PT断线及铁磁谐振故障，避免因不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障而导致的选线错误事件发生。
附图说明
图1是本发明提供的小电流接地选线装置的一较佳实施例的示意图；
图2是本发明提供的小电流接地选线装置中，所述判断模块的一较佳实施例的示意图；
图3是本发明提供的小电流接地选线装置中，所述选线模块的一较佳实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明实施例提供的小电流接地选线装置，包括监测模块1、计算模块2、判断模块3以及选线模块4。
所述监测模块1用于监测电压互感器采集的实时波形，能够实时显示各类电网参数，包括母线的各相电压、零序电压，各支路的零序电流、接地状态、跳闸状态等信息，并可以实时显示各电压、电流的波形及相位。
所述计算模块2用于基于电压互感器采集的实时波形，计算出各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值，其具体计算方式为现有技术，在此不再赘述。
所述判断模块3用于根据各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值，判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障，从而在进行接地选线时，可以避免因不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障，认为零序电压升高即为接地故障而造成的选线错误。
所述选线模块4用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障，并在发生单相接地故障后进行接地选线，换而言之，所述选线模块4基于高采样率、全同步的实时录波，系统实时计算系统各母线的零序电压及备用零序电压是否超限，若任一零序电压超限，则认为系统可能发生单相接地故障，在排除非PT断线、铁磁谐振等故障引起的电压异常、确认是单相接地后，启动接地选线。
本实施例中，通过增加一判断模块3，在进行接地选线判断时，首先利用判断模块3判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障，在将排除非PT断线、铁磁谐振等故障引起的电压异常、确认是单相接地后，再通过选线模块4进行接地选线判断，从而可以先准确识别PT断线及铁磁谐振故障，避免因不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障而导致的选线错误事件发生。
请参阅图2，在一个优选的实施例中，所述判断模块3包括PT断线判断单元31和铁磁谐振判断单元32，其中，所述PT断线判断单元31用于根据母线的三相电压值计算出三相电压内部合成的零序电压，并根据三相电压内部合成的零序电压与对应母线的零序电压值之间的差值，判断是否发生PT断线故障，所述铁磁谐振判断单元32用于根据母线的零序电压的频率，判断是否发生铁磁谐振故障。
本实施例中，判断模块3具备PT断线判断功能以及铁磁谐振判断功能，PT断线判断单元31置实时比较系统零序电压及备用零序电压与装置利用三相电压内部合成的零序电压之间的差值，若连续1秒以上，系统零序电压或备用零序电压与内部合成零序电压之间的差别过大，则认为系统发生PT断线故障。铁磁谐振判断单元32若判断连续1秒以上，系统零序电压(含备用零序电压)的频率异常，则判定发生铁磁谐振故障，其中，零序电压的频率异常表现为波形与正常情况不符。
在一个优选的实施例中，所述PT断线故障至少包括PT一次断线故障、PT二次相电压断线故障以及PT二次开口电压断线故障，装置可以准确识别PT一次断线、PT二次相电压断线、PT二次开口电压断线，PT断线后，装置仍旧具备接地选线能力。所述铁磁谐振故障至少包括三分频谐振故障、二分频谐振故障以及二倍频谐振故障，装置可以对系统最常见的三分频谐振、二分频谐振、二倍频谐振等进行准确的识别，铁磁谐振后，装置闭锁接地选线。
请参阅图3，在一个优选的实施例中，所述选线模块4包括故障判断单元41以及接地选线单元42，其中，所述故障判断单元41用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障；所述接地选线单元42用于在发生单相接地故障后进行接地选线。所述故障判断单元41用于确定零序电压值是否异常，并排除是否是由于PT断线及铁磁谐振故障而发生的异常，所述接地选线单元42可根据接地信号的特征，有针对性的采用适当的接地选线算法，选出接地支路，具体实施时，所述接地选线单元42可采用暂态电流法、暂态能量法、稳态电流法或稳态能量法中的一种或多种来实现接地选线。
优选的，所述接地选线单元42具体包括第一接地选线子单元、第二接地选线子单元、第三接地选线子单元以及第四接地选线子单元，其中，
第一接地选线子单元用于将各支路暂态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；换而言之，第一接地选线子单元采用暂态电流法来确定出接地支路。
第二接地选线子单元用于将各支路暂态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路；换而言之，第二接地选线子单元采用暂态能量法来确定出接地支路。
第三接地选线子单元用于将各支路稳态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；换而言之，第二接地选线子单元采用稳态电流法来确定出接地支路。
第四接地选线子单元用于将各支路稳态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路；换而言之，第二接地选线子单元采用稳态能量法来确定出接地支路。
本实施例中，在一般情况下，选线算法以暂态信号为主，在暂态信号不明显的情况下，采用稳态信号。
在一个优选的实施例中，所述小电流接地选线装置还包括录波模块，用于记录接地故障从发生到结束全过程装置识别的故障事件。其中，件，事件记录条数不少于1000条。
换而言之，装置具备故障录波功能，能够实时记录接地故障的故障发生前、故障发生过程中、故障结束后等故障全过程波形。记录的交流信号包括故障母线的三相电压、零序电压、备用零序电压、各支路的零序电流等信号。记录的动作信号包括故障母线上各支路TWJ的位置信号。故障波形记录条数不少于500条。
装置对选线跳闸、轮切、后加速等动作，都进行单录波，能够记录装置实际的动作过程，便于后续事故分析。动作波形记录条数不少于500条。
优选的，装置记录的波形，可以装置上就地查看，也可以以网络的方式在后台查看、还可以导出为标准COMTRADE格式，在其他录波软件上查看。以便于回放接地故障发生过程，分析故障发生原因。
在一个优选的实施例中，所述小电流接地选线装置还包括动作控制模块，用于控制小电流接地选线装置的动作。具体的，小电流接地选线装置具备备跳闸功能，在选定接地线路后，若在跳闸延时内接地始终存在，则认为接地为稳定性接地，此时装置即将接地线路通过跳闸进行切除。小电流接地选线装置还具备轮切功能，在出现选线后接地故障没有消失，即认为选线错误的情况，装置会启动选线错误轮切；若系统零序电压较低，还不足以触发接地选线动作，装置会启动长时限轮切。每种轮切，均可按照事先设定的固定顺序切除，也可以由装置安装线路的故障率高低依次切除。此外，小电流接地选线装置还具备后加速功能。若选线跳闸或选线轮切正确切除了接地支路，但支路的重合闸功能重合了线路造成故障重复，则装置立即切除该故障支路。
需要说明的是，在发生PT断线或铁磁谐振的情况，装置的跳闸、轮切、后加速等动作出口自动闭锁，可以防止误动作。
在一个优选的实施例中，小电流接地选线装置还包括通讯模块，用于进行网络通讯。具体的，小电流接地选线装置置支持串口RS232/RS485及网络通讯，支持CDT、MODBUS-RTU、MODBUS-TCP、61850等主流通讯规约。而且，小电流接地选线装置支持IRIGB、SNTP、通讯规约等方式进行时间校准，保证装置时间与系统一致。
在一个优选的实施例中，小电流接地选线装置还包括配置模块，用于对小电流接地选线装置的参数进行配置。换而言之，装置支持在线配置及远程配置功能，可以按照现场的实际情况，设置变电站名称、各母线名称、故障录波启动电压，以及各支路名称、零序CT变比、零序CT极性等选线参数。
在一个优选的实施例中，小电流接地选线装置还包括人机交互模块，用于进行人机交互。其中，所述人机交互模块可以为触摸屏或扩展接口，触摸屏可以供用户输入指令，以实现人机交互。扩展接口可以通过连接线连接外部设备，用户可通过外部设备将指令导入小电流接地选线装置中。
综上所述，本发明提供的小电流选线装置，通过增加一判断模块，在进行接地选线判断时，首先利用判断模块判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障，在将排除非PT断线、铁磁谐振等故障引起的电压异常、确认是单相接地后，再通过选线模块进行接地选线判断，从而可以先准确识别PT断线及铁磁谐振故障，避免因不能准确识别PT断线及铁磁谐振故障而导致的选线错误事件发生。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种小电流接地选线装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测电压互感器采集的实时波形；
计算模块，用于基于电压互感器采集的实时波形，计算出各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值；
判断模块，用于根据各母线的零序电压值、三相电压值以及零序电压的频率值，判断是否发生PT断线或铁磁谐振故障；
选线模块，用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障，并在发生单相接地故障后进行接地选线。
2.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，所述判断模块包括：
PT断线判断单元，用于根据母线的三相电压值计算出三相电压内部合成的零序电压，并根据三相电压内部合成的零序电压与对应母线的零序电压值之间的差值，判断是否发生PT断线故障；
铁磁谐振判断单元，用于根据母线的零序电压的频率，判断是否发生铁磁谐振故障。
3.根据权利要求2所述的小电流接地选线装置，其特征在于，所述PT断线故障至少包括PT一次断线故障、PT二次相电压断线故障以及PT二次开口电压断线故障，所述铁磁谐振故障至少包括三分频谐振故障、二分频谐振故障以及二倍频谐振故障。
4.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，所述选线模块包括：
故障判断单元，用于在任一母线的零序电压值超过预设值时，根据所述判断模块的判断结果判断是否发生单相接地故障；
接地选线单元，用于在发生单相接地故障后进行接地选线。
5.根据权利要求4所述的小电流接地选线装置，其特征在于，所述接地选线单元具体包括：
第一接地选线子单元，用于将各支路暂态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；
第二接地选线子单元，用于将各支路暂态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路；
第三接地选线子单元，用于将各支路稳态零序电流幅值最大、方向与其他支路相反的支路作为接地支路；
第四接地选线子单元，用于将各支路稳态零序能量绝对值最大、吸收或释放状态与其他支路相反的支路作为接地支路。
6.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，还包括录波模块，用于记录接地故障从发生到结束全过程装置识别的故障事件。
7.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，还包括动作控制模块，用于控制小电流接地选线装置的动作。
8.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，还包括通讯模块，用于进行网络通讯。
9.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，还包括配置模块，用于对小电流接地选线装置的参数进行配置。
10.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于，还包括人机交互模块，用于进行人机交互。
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