CN114019312A - 一种分散型小电流接地选线装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分散型小电流接地选线装置及方法，属于变电站设备技术领域，其中装置包括用于采集模块、A/D转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块、CPU模块，所述CPU模块用于采集所述A/D转换模块转换的数字信号、开关量输入模块的开关量信号，进行故障选线判断。一种选线方法，为分散型小电流接地选线装置的工作方法。本发明装置安装施工不需要敷设大量电缆、组立屏柜，施工人员少、工期短、风险低，不需要一次设备停电，经济成本和时间成本低。本发明装置质量好，原理简单，长时间运行的稳定性和可靠性高，运维费用低、现场解决缺陷问题简单。
Description
技术领域
本发明型属于变电站设备技术领域，涉及一种分散型小电流接地选线装置及方法。
背景技术
10kV配电网一般采用中性点非直接接地方式，故障类型以单相接地为主，按照规程单相接地允许线路运行2小时，但期间过电压会危及线路及设备的绝缘水平从而导致相间故障，因此必须尽快找出故障线路并处理。
目前小电流接地选线装置厂家众多，选线装置均为集中型，选线是否成功受制于装置的算法选择、零序电流回路接线正确性、零序CT极性准确性、中电阻投退等因素，实际运行中选线正确率并不高。如此导致接地故障判断不正确，采用人工拉路法导致停电范围扩大，严重影响供电可靠性。因此，提高接地选线正确率非常迫切，研究一种小电流接地选线功能的装置，就显得非常有必要。
发明内容
在此背景下提出并设计一种分散型小电流接地选线装置及方法，以解决现有技术问题中的不足。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种分散型小电流接地选线装置，包括用于采集电力系统中故障电压信号及零序电流信号的采集模块，所述采集模块对输入模拟量信号进行隔离和变换；
将变换后的模拟量信号传输转换数字信号的A/D转换模块，所述A/D转换模块对输入模拟量信号进行数模转换；
开关量输入模块，所述开关量输入模块用于采集开关输入量；
开关量输出模块，所述开关量输出模块用于控制外部设备开启和关闭；
CPU模块，所述CPU模块用于采集所述A/D转换模块转换的数字信号、所述开关量输入模块的开关量信号，所述采集模块采集的接地电流的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，所述CPU模块与所述开关量输出模块电性连接输出开关量信号。
进一步的，所述采集模块包括多路电压采集输入端子、电流采集输入端子、电流互感器、电压互感器、线性隔离模块和变换模块，所述电流互感器与电流采集输入端子连接，用于采集模拟电流量，所述电压互感器与电源采集输入端子连接，用于采集模拟电压量；所述线性隔离模块的输入端与电压互感器、电流互感器连接，输出端与变换模块连接，模拟量经过线性隔离模块隔离、变换模块变换后，输入至A/D转换模块。
进一步的，所述A/D转换模块包括与CPU模块连接的AD转换芯片。
进一步的，所述开关量输入模块包括光电隔离芯片和缓冲器，通过光电隔离芯片采集多路开入量，并传输至缓冲器，经缓存器将多路开入量传输至CPU模块。
进一步的，所述开关量输出模块包括依次连接的光电隔离器、驱动器和输出继电器，CPU模块的输出开出量经过光电模块隔离后，传输给驱动器，通过驱动器驱动输出继电器，输出继电器控制外部设备的开启和关闭。
进一步的，所述开关量输出模块还包括启动控制模块，所述启动控制模块用于控制输出继电器的供电电源；所述关量输出模块与CPU模块的输出端之间还连接有锁存器。
一种上述小电流接地选线装置的选线方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，采样数据；系统初始化，所述采集模块获取选线样本的数据，并根据样本数据判断线路是否接地；
步骤2，转换数据，通过A/D转换模块对选线样本数据进行数模转换处理，将转换后的样本数据数字信号发送给CPU模块计算，由CPU模块计算判断线路是否接地；
步骤3，接地判断，所述CPU模块根据A/D转换模块转换的选线样本数据信息，根据样本数据计算线路是否接地；对于小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小，发生单相接地时，故障线路零序暂态功率方向为反向，非故障线路暂态功率方向为正向，装置使用暂态功率方向法来判断本间隔是否接地，其中根据采集模块采集的零序电流信号和电压信号计算的暂态零序功率为反向时，则该线路发生接地故障，若暂态零序功率为正向时，则该线路未发生接地故障。
进一步的，所述开关量输出模块输出的信号，分为跳闸信号和者告警信号，控制字“本间隔接地”整定为“1”时，保护出口跳闸；整定为“0”时，保护输出告警信号；
所述开关量输入模块信号包括开关分位闭锁信号、PT断线信号、负序电压信号、PT谐振信号；若辅助参数中“PT断线信号为“1”、当负序电压大于8V、PT谐振信号为“1”，则开关量输出模块输出的保护信号闭锁。
进一步的，所述开关量输出模块还包括三个新的遥信点，接地动作、接地告警、接地有效，在后台机制作光字牌，提示现场具体接地线路，同时通过远动机将接地信号上送调度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一种分散型小电流接地选线装置及选线方法，本发明装置安装施工不需要敷设大量电缆、组立屏柜，施工人员少、工期短、风险低，不需要一次设备停电，经济成本和时间成本低。
2、本发明提供了一种分散型小电流接地选线装置及选线方法，在本发明装置在103规约、61850规约下接入变电站综自系统不需要规约转换，通讯调试简单、通用性强。
3、本发明提供了一种分散型小电流接地选线装置及选线方法，本发明装置质量好，原理简单，长时间运行的稳定性和可靠性高，运维费用低、现场解决缺陷问题简单。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明暂态功率判别原理图；
图3为本发明装置接地判断逻辑原理图。
图中：1、采集模块，2、A/D转换模块，3、开关量输入模块，4、开关量输出模块，5、CPU模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明，以下实施例仅用于更清楚的说明本发明的技术方案，本领域普通技术人员在本发明实施例方案基础上做出的改变均属本发明的保护范围。
如图1～图3所示，本发明提供了一种分散型小电流接地选线装置及选线方法，包括用于采集电力系统中故障电压信号及零序电流信号的采集模块1，所述采集模块1对输入模拟量信号进行隔离和变换；将变换后的模拟量信号传输转换数字信号的A/D转换模块2，所述A/D转换模块2对输入模拟量信号进行数模转换；开关量输入模块3，所述开关量输入模块3用于采集开关输入量；开关量输出模块4，所述开关量输出模块4用于控制外部设备开启和关闭；CPU模块5，所述CPU模块5用于采集所述A/D转换模块22转换的数字信号、所述开关量输入模块3的开关量信号，所述采集模块1采集的接地电流的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，所述CPU模块5与所述开关量输出模块4电性连接输出开关量信号。对于小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小。发生单相接地时，故障线路零序暂态功率方向为反向，非故障线路暂态功率方向为正向，装置使用根据计算判断暂态功率方向的方法来判断本间隔线路是否发生接地故障。
所述采集模块1包括多路电压采集输入端子、电流采集输入端子、电流互感器、电压互感器、线性隔离模块和变换模块，所述电流互感器与电流采集输入端子连接，用于采集模拟电流量，所述电压互感器与电源采集输入端子连接，用于采集模拟电压量；所述线性隔离模块的输入端与电压互感器、电流互感器连接，输出端与变换模块连接，模拟量经过线性隔离模块隔离、变换模块变换后，输入至A/D转换模块。
所述A/D转换模块2包括与CPU模块5连接的AD转换芯片。
所述开关量输入模块3包括光电隔离芯片和缓冲器，通过光电隔离芯片采集多路开入量，并传输至缓冲器，经缓存器将多路开入量传输至CPU模块5。
所述开关量输出模块4包括依次连接的光电隔离器、驱动器和输出继电器，CPU模块5的输出开出量经过光电模块隔离后，传输给驱动器，通过驱动器驱动输出继电器，输出继电器控制外部设备的开启和关闭。
所述开关量输出模块4还包括启动控制模块，所述启动控制模块用于控制输出继电器的供电电源；所述关量输出模块4与CPU模块5的输出端之间还连接有锁存器。
一种小电流接地选线装置的选线方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，采样数据；系统初始化，所述采集模块1获取选线样本的数据，并根据样本数据判断线路是否接地；
步骤2，转换数据，通过A/D转换模块2对选线样本数据进行数模转换处理，将转换后的样本数据数字信号发送给CPU模块5计算，由CPU模块5计算判断线路是否接地；
步骤3，接地判断，所述CPU模块5根据A/D转换模块2转换的选线样本数据信息，根据样本数据计算线路是否接地；对于小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小，发生单相接地时，故障线路零序暂态功率方向为反向，非故障线路暂态功率方向为正向，装置使用暂态功率方向法来判断本间隔是否接地，其中根据采集模块1采集的零序电流信号和电压信号计算的暂态零序功率为反向时，则该线路发生接地故障，若暂态零序功率为正向时，则该线路未发生接地故障。
所述开关量输出模块4输出的信号，分为跳闸信号和者告警信号，控制字“本间隔接地”整定为“1”时，保护出口跳闸；整定为“0”时，保护输出告警信号；
所述开关量输入模块3信号包括开关分位闭锁信号、PT断线信号、负序电压信号、PT谐振信号；若辅助参数中“PT断线信号为“1”、当负序电压大于8V、PT谐振信号为“1”，则开关量输出模块4输出的保护信号闭锁。在保护程序中加入暂态功率方向法接地判断逻辑，如图2。对于小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小。发生单相接地时，故障线路零序暂态功率方向为反向，非故障线路暂态功率方向为正向，装置使用暂态功率方向法来判断本间隔是否接地。功能可选择跳闸或者告警，控制字“本间隔接地”整定为“1”时，保护出口跳闸；整定为“0”时，保护输出告警信号。保护经“开关分位”闭锁；若辅助参数中“PT断线信号”为“1”，当负序电压大于8V，保护闭锁；为防止PT铁磁谐振造成的零序电压升高，导致选线误启动，若辅助参数中“PT谐振信号”为“1”，保护经“PT谐振”闭锁。PT谐振逻辑判断方法为：辅助参数中“PT谐振信号”为“1”时，装置监测母线的3U0电压4种频率(3分频/16.67Hz、2分频/25Hz、3倍频/150Hz、5倍频/250Hz)的电压分量，若超过辅助参数中对应定值则认为该母线PT有铁磁谐振发生。
所述开关量输出模块4还包括三个新的遥信点，分别为出口类接地动作、告警类接地告警、告知类接地有效，在后台机制作光字牌，提示现场具体接地线路，同时通过远动机将接地信号上送调度。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种分散型小电流接地选线装置，其特征在于：
包括用于采集电力系统中故障电压信号及零序电流信号的采集模块(1)，所述采集模块(1)对输入模拟量信号进行隔离和变换；
将变换后的模拟量信号传输转换数字信号的A/D转换模块(2)，所述A/D转换模块(2)对输入模拟量信号进行数模转换；
开关量输入模块(3)，所述开关量输入模块(3)用于采集开关输入量；
开关量输出模块(4)，所述开关量输出模块(4)用于控制外部设备开启和关闭；
CPU模块(5)，所述CPU模块(5)用于采集所述A/D转换模块(2)(2)转换的数字信号、所述开关量输入模块(3)的开关量信号，所述采集模块(1)采集的接地电流的模拟量作为选线样本数据，进行故障线路判断，所述CPU模块(5)与所述开关量输出模块(4)电性连接输出开关量信号。
2.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是：
所述采集模块(1)包括多路电压采集输入端子、电流采集输入端子、电流互感器、电压互感器、线性隔离模块和变换模块，所述电流互感器与电流采集输入端子连接，用于采集模拟电流量，所述电压互感器与电源采集输入端子连接，用于采集模拟电压量；所述线性隔离模块的输入端与电压互感器、电流互感器连接，输出端与变换模块连接，模拟量经过线性隔离模块隔离、变换模块变换后，输入至A/D转换模块。
3.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是：
所述A/D转换模块(2)包括与CPU模块(5)连接的AD转换芯片。
4.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是：
所述开关量输入模块(3)包括光电隔离芯片和缓冲器，通过光电隔离芯片采集多路开入量，并传输至缓冲器，经缓存器将多路开入量传输至CPU模块(5)。
5.根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征是：
所述开关量输出模块(4)包括依次连接的光电隔离器、驱动器和输出继电器，CPU模块(5)的输出开出量经过光电模块隔离后，传输给驱动器，通过驱动器驱动输出继电器，输出继电器控制外部设备的开启和关闭。
6.根据权利要求5所述的小电流接地选线装置，其特征是：
所述开关量输出模块(4)还包括启动控制模块，所述启动控制模块用于控制输出继电器的供电电源；所述关量输出模块(4)与CPU模块(5)的输出端之间还连接有锁存器。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的小电流接地选线装置的选线方法，其特征是：
该方法包括以下步骤：
步骤1，采样数据；系统初始化，所述采集模块(1)获取选线样本的数据，并根据样本数据判断线路是否接地；
步骤2，转换数据，通过A/D转换模块(2)对选线样本数据进行数模转换处理，将转换后的样本数据数字信号发送给CPU模块(5)计算，由CPU模块(5)计算判断线路是否接地；
步骤3，接地判断，所述CPU模块(5)根据A/D转换模块(2)转换的选线样本数据信息，根据样本数据计算线路是否接地；对于小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小，发生单相接地时，故障线路零序暂态功率方向为反向，非故障线路暂态功率方向为正向，装置使用暂态功率方向法来判断本间隔是否接地，其中根据采集模块(1)采集的零序电流信号和电压信号计算的暂态零序功率为反向时，则该线路发生接地故障，若暂态零序功率为正向时，则该线路未发生接地故障。
8.根据权利要求7所述的一种小电流接地选线方法，其特征是：
所述开关量输出模块(4)输出的信号，分为跳闸信号和者告警信号，控制字“本间隔接地”整定为“1”时，保护出口跳闸；整定为“0”时，保护输出告警信号；
所述开关量输入模块(3)信号包括开关分位闭锁信号、PT断线信号、负序电压信号、PT谐振信号；若辅助参数中“PT断线信号为“1”、当负序电压大于8V、PT谐振信号为“1”，则开关量输出模块(4)输出的保护信号闭锁。
9.根据权利要求8所述的小电流接地选线方法，其特征是：
所述开关量输出模块(4)还包括三个新的遥信点，分别为出口类接地动作、告警类接地告警、告知类接地有效，在后台机制作光字牌，提示现场具体接地线路，同时通过远动机将接地信号上送调度。
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