CN202586308U - 微机综合接地保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微机综合接地保护装置，包括控制器、隔离开关以及并联设置的电压互感器支路、高压真空接触器支路和过电压限制器。控制器采集电压互感器二次侧的电压信号以及线路中的零序电流信号，通过控制接地故障所在相的高压真空接触器投切来达到消弧的目的。既保证了重要负荷的运行可靠性，又加快了故障处理速度，极大提高了电网运行的安全性及供电的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网系统中的一种保护装置，特别是一种非有效接地系统的单相微机综合接地保护装置。
背景技术
我国35kV及以下的配电网，大多数采用中性点非有效接地方式，发生单相接地故障后，流经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，容易产生间隙性弧光接地过电压，及由此而激发的铁磁谐振过电压，对系统的绝缘会产生很大的破坏。
为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压的问题，以前国内大多采用经自动跟踪补偿式消弧线圈接地的方式，也有少量采用中性点经电阻接地的方式。但这两种方式都存在一些问题。采用消弧线圈接地方式，主要问题有：1）用电感电流去抵消电容电流时，无法准确完全补充，且弧光接地时的高频分量和有功分量部分无法抵消，所以补偿后接地点残流仍可能超过5A，无法完全灭弧。2）消弧线圈容量选择过大，补偿效果不好，容量选择过小，不利于电网的远景规划。3）消弧线圈组件多，结构复杂，装置自身故障率较高。4）采用消弧线圈接地方式后，使得接地后选线装置不能正确选线，增加了接地故障查找难度。而采用中性点经电阻接地的方式，虽然能够抑制弧光接地过电压，克服消弧线圈存在的问题，但这种系统发生单相接地时，人为增大了短路故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。
针对目前小接地电流系统存在的问题，目前市场上已经出现了一种新的解决单相接地引起弧光接地过电压的方法，即发生弧光接地时，将故障相直接短路到大地，通过转移接地故障点，消除接地点的弧光。现有的这类型设备，如：专利文献201020620478.1公开的一种消弧柜中，消弧柜包括微机控制器、电压互感器、高压真空接触器，消弧柜通过微机控制器辨别故障属性，发出指 令使故障相接地转移，利用电抗器使流过故障点的电流过零，以达到熄灭电弧、保护系统和用电设备的目的。这种方法虽然克服了消弧线圈接地和电阻接地的缺点，也存在一些问题，如故障转移后，使得原接地故障点查找困难，选线装置完全失灵，极大增加了故障查找和排除的时间。如果发生一次单相接地后，其他相再次发生接地，将导致两相短路故障，使事故扩大化。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种既能够克服单相接地故障转移法存在的问题，又能够及时地消除接地引起的弧光过电压及准确判断出故障线路的微机综合接地保护装置。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
微机综合接地保护装置，包括以DSP为处理核心的控制器、以及通过高压隔离开关并联设置在母线侧的电压互感器支路和高压真空接触器支路；还包括与电压互感器支路并联设置的过电压限制器，所述过电压限制器的一端连接于高压隔离开关的下口侧，另一端直接接地；
所述电压互感器支路中设置有PT熔断器和电压互感器，PT熔断器串联连接在高压隔离开关和电压互感器之间，所述电压互感器由三个线圈组成，第一线圈与第二线圈成星星连接型式，第一线圈与第三线圈成星角连接型式，第二线圈与第三线圈成星角连接型式，电压互感器的中性点直接接地，电压互感器的二次开口三角侧连接控制器的输入端；
所述高压真空接触器支路中设置有高压限流熔断器、高压真空接触器和电流互感器，所述高压限流熔断器的输入端连接高压隔离开关的下口，高压限流熔断器的输出端连接高压真空接触器常开触点的一端，高压真空接触器常开触点的另一端经电流互感器接地，所述高压真空接触器的线圈与控制器的输出端连接；电流互感器的输出端连接电流表。
本实用新型的改进在于：所述电压互感器的二次开口三角侧与控制器之间串联连接有用于消除谐振信号的二次消谐电阻。
所述控制器的具体结构为：所述控制器包括模拟量采集模块、运算模块、 选线模块、控制模块以及通讯模块，模拟量采集模块的输入端连接电压互感器的输出端，模拟量采集模块的输出端连接运算模块的输入端，控制模块分别与运算模块、选线模块以及通信模块间互相通信。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
本实用新型采用以DSP为处理核心的控制器，除了能够完成单相接地故障转移和选线外，还实现了故障点的自动隔离以及故障的快速处理。解决了目前单相故障转移法存在的问题，对发生各种单相接地，由接地引起的弧光过电压及铁磁谐振等接地问题，在故障转移法消除弧光接地过电压的基础上，增加判断接地故障类型、选出故障线路、并可选择性跳闸功能，用户可以根据具体情况和线路的重要程度决定对发生接地故障的处理方法。既保证了重要负荷的运行可靠性，又加快了故障处理速度，极大提高了电网运行的安全性及供电的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型电气原理接线图。
图2为本实用新型的工作原理流程图。
其中：1.高压隔离开关，2.PT熔断器，3 .电压互感器，4.控制器，5.高压真空接触器 ，6.高压限流熔断器，7.过电压限制器，8.二次消谐电阻，9.电流互感器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：
一种微机综合接地保护装置，其电气原理图如图1所示。包括控制器4、隔离开关1以及并联设置的电压互感器支路、高压真空接触器支路和过电压限制器7。
高压隔离开关1安装于电网的连接端，用于安装和维修时投切本实用新型的其他电气设备。高压隔离开关的上口与电网系统母线的三相高压电源之间采用铜排、铝排或电缆连接，高压隔离开关的下口分别连接各支路的进线端。
所述电压互感器支路中设置有PT熔断器2和电压互感器3。PT熔断器2 的输入端连接高压隔离开关的下口，PT熔断器的输出端连接电压互感器3的输入端。电压互感器呈由三个线圈组成，第一线圈与第二线圈成星星连接型式，第一线圈与第三线圈成星角连接型式，第二线圈与第三线圈成星角连接型式，电压互感器的中性点直接接地，电压互感器的二次开口三角侧连接控制器的输入端。电压互感器用于采集三相电压信号和开口三角侧的零序电压信号，并传输给控制器参与运算。
本实用新型的电压互感器二次开口三角侧与控制器之间还连接有二次消谐电阻，用于消除系统产生的铁磁谐振。
所述高压真空接触器支路中设置有高压限流熔断器6、高压真空接触器5和电流互感器9。高压限流熔断器6的输入端连接高压隔离开关1的下口，高压限流熔断器6的输出端连接高压真空接触器5常开触点的一端，高压真空接触器常开触点的另一端经电流互感器9接地，电流互感器的输出端连接电流表，以显示接地时的电流值。高压真空接触器5的线圈与控制器4的输出端连接。
本实用新型中高压真空接触器采用单相控制的真空交流接触器，共设置3只，分别连接在每一相与大地之间。正常运行时，真空交流接触器的常开触点均处于打开状态，以保证本实用新型对系统的正常运行不产生影响。当系统发生单相接地故障时，在控制器的指令下真空交流接触器的线圈得电，常开触点闭合，接地相直接接地。三相线路中的3只真空交流接触器之间成互锁状态，当其中任一相动作使该相母线接地后，其他两相均不会再动作。
过电压限制器7的输入端连接于高压隔离开关1的下口侧，另一端直接接地。用于限制当接地故障解除真空交流接触器常开触点断开时出现的短暂过电压。
所述控制器是本实用新型的核心控制部件，以高性能DSP为处理核心，主要包括模拟量采集模块、运算模块、选线模块、控制模块以及通讯模块。模拟量采集模块的输入端连接电压互感器的输出端，模拟量采集模块的输出端连接运算模块的输入端，控制模块分别与运算模块、选线模块以及通信模块间互相通信。用于采集电压互感器的二次相电压、开口三角侧的零序电压、以及母线 所带出线的零序电流，根据采集的数据进行计算判断，作出选线和令真空交流接触器动作的指令。
本实用新型的控制器采用“群体比幅比相法”和“电流增量法”进行综合计算，极大地提高了接地选线的准确率和可靠性。正常情况下，控制器实时采集系统的零序电压信号。当出现单相接地故障后，零序电压信号大于启动值U0，控制器采集各路馈线的零序电流信号和零序电压信号，控制器首先对各馈线支路的零序电流信号进行排序，取零序电流最大的三条线路；然后再进行相位比较，故障线路的零序电流方向和非故障线路的零序电流方向相反，据此选出故障线路。对于弧光接地，控制器还要根据馈线支路的零序电流变化选线，高压真空接触器投入后，大部分故障电流直接从高压真空接触器流入大地，不再从故障点流入大地，所以故障线路的零序电流的变化最大，可以据此判断出接地线路。
本实用新型的具体工作过程如下所述：
参考图2，当系统发生单相接地故障时，控制器对采集到的电压互感器二次侧的相电压Ua、Ub、Uc以及零序电压U0进行计算处理，判断接地类型。根据接地类型分两种计算判断模式：
第一种模式：当接地故障是稳定的金属性接地或高电阻接地时，控制器发出故障相别及接地属性信号，同时选出单相接地故障线路，并根据要求隔离故障线路，直到接地故障解除。
第二种模式：当接地故障是不稳定的间歇性弧光接地时，直接判定接地相别，同时发出指令使该相线路中的真空交流接触器动作，将该相线路接地。此时，系统则由不稳定的弧光接地转变为稳定的金属性直接接地，故障相的对地电压降为零，故障点弧光消失，而其他两相的对地电压不变，稳定为在线电压。
故障相真空交流接触器动作，使该相线路接地后，经几秒延时，控制器发出令真空交流接触器恢复常态的指令。此时判断真空交流接触器断开时系统是否还存在弧光接地故障现象，如果不存在了，说明接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行状态，控制器返回原始状态。如果弧光接地故障现象仍然存在， 控制器则判断为该故障为永久性弧光接地，控制器再次发出令该相线路中的真空交流接触器动作的指令，同时发出报警信号，并显示故障发生的相别，将该相线路闭锁，根据要求隔离故障线路，直到接地故障解除。
当故障解除时，控制器复位，同时该相线路中真空交流接触器恢复常态，系统正常运行。在此过程中，当真空交流接触器断开接地点的过程中会出现短暂的过电压，可通过过电压限制器进行限制，以保证系统的稳定运行。
当然本实用新型的控制器中还设置有跳闸控制模块，当选出故障线路后，如果故障线路的跳闸控制字为跳闸状态，则当跳闸延时时间到后，跳开故障线路，以实现接地故障的快速处理。
Claims (3)
1.微机综合接地保护装置，包括以DSP为处理核心的控制器、以及通过高压隔离开关（1）并联设置在母线侧的电压互感器支路和高压真空接触器支路；其特征在于：还包括与电压互感器支路并联设置的过电压限制器（7），所述过电压限制器（7）的一端连接于高压隔离开关（1）的下口侧，另一端直接接地；
所述电压互感器支路中设置有PT熔断器（2）和电压互感器（3），PT熔断器（2）串联连接在高压隔离开关（1）和电压互感器（3）之间，所述电压互感器（3）由三个线圈组成，第一线圈与第二线圈成星星连接型式，第一线圈与第三线圈成星角连接型式，第二线圈与第三线圈成星角连接型式，电压互感器（3）的中性点直接接地，电压互感器（3）的二次开口三角侧连接控制器（4）的输入端；
所述高压真空接触器支路中设置有高压限流熔断器（6）、高压真空接触器（5）和电流互感器（9），所述高压限流熔断器（6）的输入端连接高压隔离开关（1）的下口，高压限流熔断器（6）的输出端连接高压真空接触器（5）常开触点的一端，高压真空接触器常开触点的另一端经电流互感器（9）接地，所述高压真空接触器（5）的线圈与控制器（4）的输出端连接；电流互感器的输出端连接电流表。
2.根据权利要求1所述的微机综合接地保护装置，其特征在于：所述电压互感器（3）的二次开口三角侧与控制器（4）之间串联连接有用于消除铁磁谐振的二次消谐电阻（8）。
3.根据权利要求1或2任一项所述的微机综合接地保护装置，其特征在于：所述控制器包括模拟量采集模块、运算模块、选线模块、控制模块以及通讯模块，模拟量采集模块的输入端连接电压互感器的输出端，模拟量采集模块的输出端连接运算模块的输入端，控制模块分别与运算模块、选线模块以及通信模块间互相通信。
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