CN114420428A - 具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器，由单相断线事故识别模块、Yynd11组别接线的三相电压互感器、控制与通信模块、电源模块组成，其中单相断线事故识别模块、控制与通信模块、电源模块安装在Yynd11组别接线的三相电压互感器装置内。本发明装置连接在线路，或线路所连接的母线上，当单相断线事故发生时，断线点之前的本发明装置感受不到事故状态，因此断线点之前的负荷将保持正常运行，断线点之后的本发明装置将感受到事故状态，因此将自动切除所在支路的负荷。本发明装置具有安全、可靠、快速的特点，Yynd11组别接线的三相电压互感器的高压侧绕组中性点不接地，因此还可以有效避免电压互感器参与铁磁谐振事故的情况。

Description

具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器

技术领域

本发明涉及智能三相电压互感器领域，尤其涉及一种具有线路单相断线自动切除负荷功能的智能三相电压互感器。

背景技术

在电网运行中，近70％的铁磁谐振事故是由于重载线路的单相断线事故引起的，这主要是因为发生单相断线的线路断口处有1.5倍的相电压，且电流较大，持续存在的弧光难以熄灭，所产生的过电压会引起铁磁式互感器的磁芯饱和，进而引发谐振事故。但在66kV变压器和66kV线路保护中并没有单相断线的保护功能。鉴于目前电网T接的供电线路较多，急需要研发一种具有线路单相断线负荷自动切除功能的保护装置，实现切除线路断点下游的负荷，从而保证线路断口处的电压不超过额定相电压，避免断口弧光过电压而引发电网的铁磁谐振事故。另一方面，单相断线会导致断点下游负荷的电压异常，常见的是两相电压折半，一项电压正常，且相序不再是相差120度，而是电压折半的两相相位相同、且与正常相的相位相差180度，这种情况会导致电机停转甚至烧毁，因此也需要快速切除单相断线线路断点后的旋转类负荷。另外，常规三相电压互感器采用Ynynd0接线方式，既高压侧采用星形接线方式，绕组的中性点引出并接地，由于其高压侧有对地的通路，当常规互感器因事故而进入铁磁饱和状态时，其高压侧绕组就容易与电网对地的分布电容形成谐振条件，进而引发电网的铁磁谐振事故，因此常规电压互感器也需要进行技术改进，引入智能因素，既需要研发一种具有线路单相断线自动切除负荷功能的智能三相电压互感器。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种可靠性高、安全性高、能够自动切除故障相负荷的智能三相电压互感器。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有线路单相断线自动切除负荷功能的智能三相电压互感器，其包括：Yynd11组别接线的三相电压互感器，所述三相电压互感器包括与线路相连接的高压侧绕组以及低压二次侧的星接接线绕组、角接接线绕组，所述星接接线绕组、角接接线绕组同时与单相断线事故识别模块的输入端相连，所述三相电压互感器实时采集线路的电压信号；单相断线事故识别模块，所述单相断线事故识别模块的输出端和控制与通信模块的输入端相连，所述单相断线事故识别模块采集二次侧星接接线绕组、角接接线绕组的输出电压，并判断输出电压满足故障判据时向所述控制与通信模块发送故障相的单相断线指示；控制与通信模块，所述控制与通信模块的输出端与预先设定的断路器相连接，所述控制与通信模块接收单相断线指示后向所述断路器发送跳闸信号，切除故障相的线路；电源模块，所述电源模块的输入端与三相电压互感器的低压二次侧角接接线绕组相连，所述电源模块的输出端与单相断线事故识别模块、控制与通信模块的电源端相连，所述电源模块由二次侧角接接线绕组提供交流电压并向单相断线事故识别模块、控制与通信模块输出直流电压。

优选方式下，所述单相断线事故识别模块的故障判据为：

所述单相断线事故识别模块检测到星接接线绕组的某一相电压幅值只有正常值的一半且另两相电压幅值正常时，电压幅值折半的相为星接故障相；所述单相断线事故识别模块同时检测到角接接线绕组的输出电压有两相电压幅值为正常值的一半且另一相电压幅值正常时，角接接线绕组的正常相的前一相为角接故障相；

当星接故障相与角接故障相的相别相同时，所述单相断线事故识别模块向控制与通信模块发出故障相的单相断线指示；当星接故障相与角接故障相的相别不同时，所述单相断线事故识别模块向控制与通信模块发出异常告警信号。

优选方式下，所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的高压侧绕组为星形接线方式，中性点不接地；所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压二次侧星接接线绕组为星形接线方式，中性点引出接地；所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压二次侧角接接线绕组为闭环角形接线方式。

本发明的有益效果为：本发明连接在线路，或线路所连接的母线上，当单相断线事故发生时，断线点之前的本发明装置感受不到事故状态，因此断线点之前的负荷将保持正常运行，断线点之后的本发明装置将感受到事故状态，因此将自动切除所在支路的负荷；本发明装置具有安全、可靠、快速的特点，Yynd11组别接线的三相电压互感器的高压侧绕组中性点不接地，因此还可以有效避免电压互感器参与铁磁谐振事故的情况。

附图说明

图1为本发明的装置整体结构图；

图2为本发明的Yynd11电压互感器的一、二次绕组接线图；

图3为本发明的线路A相断线时电压互感器星接二次绕组的电压相量图；

图4为本发明的线路A相断线时电压互感器角接二次绕组的电压相量图；

图5为本发明的线路断线断点后负荷自动切除示意图。

具体实施方式

具体实施例：

如图1所示，本发明装置由单相断线事故识别模块、Yynd11组别接线的三相电压互感器、控制与通信模块、电源模块组成。其中单相断线事故识别模块、控制与通信模块、电源模块安装在所述Yynd11组别接线的三相电压互感器装置内。单相断线事故识别模块采集Yynd11组别接线的三相电压互感器的二次侧星形接线绕组和角接接线绕组的输出电压，当检测到二次侧星形接线绕组的一相电压幅值只有正常值的一半且另两相电压幅值正常，电压幅值折半的相为二次星接故障相，同时检测到角接接线绕组的输出电压有两相电压幅值只有正常值的一半且另一相电压幅值正常，此时角接接线绕组的正常相的前一相为二次角接故障相，当二次星接故障相与二次角接故障相的相别相同时，单相断线事故识别模块向控制与通信模块发出故障相的单相断线指示，当二次星接故障相与二次角接故障相的相别不同时，单相断线事故识别模块向所述控制与通信模块发出异常告警信号。正常值是指实测电压值与额定值的偏差在±10％以内，单相断线事故识别模块从电源模块取用电源。

如图1所示，Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压侧角接绕组仅为电源模块提供电源，不与外部设备连接，电源模块用于将交流变成直流，供电给单相断线事故识别模块和控制与通信模块，功率小、效率高且稳定，对Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压侧星接绕组的电压输出影响很小。

如图1所示，控制与通信模块连接所述单相断线事故识别模块，同时还连接所述电源模块，控制与通信模块与所述单相断线事故识别模块进行信息交换，控制与通信模块从所述电源模块取用电源，当接收到所述单相断线事故识别模块发来的单相断线指示后，向事先设定的断路器发出跳闸信号，实现自动切除单相断线的断点后负荷的目的。

如图2所示，Yynd11组别接线的三相电压互感器有三个绕组，高压侧绕组有一组，采用星形接线，中性点不接地，高压侧绕组连接熔断器，熔断器连接隔离开关，隔离开关连接线路；低压侧绕组有两组，其中一组采用星形接线，既星接绕组，中性点引出接地，星接绕组连接单相断线事故识别模块，同时还与外部的测控装置、计量表计、保护及安全自动装置等设备连接，另一组采用闭环角接接线既角接绕组，连接单相断线事故识别模块，同时还连接电源模块。

如图3、4所示，当线路A相单相断线事故发生时，例如A相，Yynd11组别接线的三相电压互感器的二次星接绕组的输出电压会反应出B、C两相电压正常，A相电压幅值减半且方向与正常运行时的方向相反，电压幅值减半的A相为故障相。Yynd11接线组别的三相电压互感器的角接绕组的输出电压反应出B相电压正常，A、C两相的电压幅值减半且方向与B相的方向相反，B相的前一相为A相，依此可判断A相线路发生单相断线事故。由于采用双源冗余认证方法，所以单相断线事故识别模块工作方式可靠且快速。如图5所示，由于本发明装置连接在线路上或线路所连接的母线上，单相断线事故发生时，断线点之前的本发明装置感受不到事故状态，因此断线点之前的负荷保持正常运行；断线点之后的本发明装置将感受到事故状态，因此将自动切除断线点之后的负荷。

本发明与常规三相电压互感器有明显的区别，常规三相电压互感器采用Ynynd0接线方式，既高压侧星形接线绕组的中性点引出并接地，由于有对地的通路，因此常规互感器高压侧绕组容易参与电网的铁磁谐振事故，常规互感器二次星形接线绕组的输出电压主要用于测控装置、计量表计、保护及安全自动装置等使用，低压侧角形接线的绕组开口，且开口一端接地，开口的另一端用于线路的绝缘监察；相对比，本发明采用Yynd11组别接线方式，该接线方式对电网事故的感知最灵敏，由于高压侧绕组中性点不接地，互感器的高压侧绕组不容易参与电网的铁磁谐振，低压侧的角接绕组采取闭环连接方式，提供了零序通路，因此角接绕组的三相电压的矢量特征可以反应出许多电网事故，并且可以和二次星接绕组的电压矢量特征进行互相佐证，可靠性高。本发明在应用时高压侧绕组连接熔断器的一端，熔断器的另一端连接隔离开关的一端，隔离开关的另一端连接线路或母线。装置的事故判断可靠性强，实现了单相断线断点后负荷的自动切除，避免了线路断开处的弧光过电压现象的出现，同时也解决了常规电压互感器容易参与铁磁谐振事故的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器，其特征在于，其包括：Yynd11组别接线的三相电压互感器，所述三相电压互感器包括与线路相连接的高压侧绕组以及低压二次侧的星接接线绕组、角接接线绕组，所述星接接线绕组、角接接线绕组同时与单相断线事故识别模块的输入端相连，所述三相电压互感器实时采集线路的电压信号；单相断线事故识别模块，所述单相断线事故识别模块的输出端和控制与通信模块的输入端相连，所述单相断线事故识别模块采集二次侧星接接线绕组、角接接线绕组的输出电压，并判断输出电压满足故障判据时向所述控制与通信模块发送故障相的单相断线指示；控制与通信模块，所述控制与通信模块的输出端与预先设定的断路器相连接，所述控制与通信模块接收单相断线指示后向所述断路器发送跳闸信号，切除故障相的线路；电源模块，所述电源模块的输入端与三相电压互感器的低压二次侧角接接线绕组相连，所述电源模块的输出端与单相断线事故识别模块、控制与通信模块的电源端相连，所述电源模块由二次侧角接接线绕组提供交流电压并向单相断线事故识别模块、控制与通信模块输出直流电压。

2.根据权利要求1所述具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器，其特征在于，所述单相断线事故识别模块的故障判据为：

所述单相断线事故识别模块检测到星接接线绕组的某一相电压幅值只有正常值的一半且另两相电压幅值正常时，电压幅值折半的相为星接故障相；所述单相断线事故识别模块同时检测到角接接线绕组的输出电压有两相电压幅值为正常值的一半且另一相电压幅值正常时，角接接线绕组的正常相的前一相为角接故障相；

当星接故障相与角接故障相的相别相同时，所述单相断线事故识别模块向控制与通信模块发出故障相的单相断线指示；当星接故障相与角接故障相的相别不同时，所述单相断线事故识别模块向控制与通信模块发出异常告警信号。

3.根据权利要求1所述具有线路单相断线自动切除负荷功能的三相电压互感器，其特征在于，所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的高压侧绕组为星形接线方式，中性点不接地；所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压二次侧星接接线绕组为星形接线方式，中性点引出接地；所述Yynd11组别接线的三相电压互感器的低压二次侧角接接线绕组为闭环角形接线方式。

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