CN203811739U - 一种单相接地故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单相接地故障检测装置，属于电气技术领域，用于解决现有的信号源法检测设备体积和重量大、开关动作次数多、对系统冲击大且寿命低的问题。本实用新型提供的单相接地故障检测装置包括：第一、第二真空开关、限流电阻、电压互感器和智能控制器；第一、第二真空开关的一端均通过所述限流电阻接地，第一、第二真空开关的另一端分别与待检测三相线路中的任意两相线路连接；电压互感器的输入端与与第一、第二真空开关有连接关系的两相线路相连，输出端与智能控制器连接；智能控制器还分别与第一、第二真空开关的开关控制端连接。该检测装置体积小、重量轻、结构简单、开关数量少、开关投切次数少，检测可靠性高、装置寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种单相接地故障检测装置。
背景技术
配网是城市和农村供电的载体，配网的稳定性和安全性，直接关系到各个公司和千家万户的供电安全，具有重要的经济价值和社会意义。在早期电网建设时，更加重视的环节是发电和输电，配电和用电环节往往被轻视。近些年国家为配网投入了大量资金进行城网和农网改造，改造了大量线路、开关和变压器等，从硬件方面对配网进行了升级以提升配网的自动化水平。但是，配网架空线路因其线路长，分支多，网络结构复杂，易受外力及自然环境影响等原因，成为最容易发生故障的环节之一。
短路故障和单相接地故障是配电线路最常见的故障形式，其中单相接地故障尤其严重，占总故障的2/3以上，但世界各国之前还没有一个非常好的方法解决单相接地故障的准确检测问题。在目前情况下，发生单相接地故障后主要需要依靠人工巡线查找故障点，花费在查找故障点上的时间大大超过修复故障所消耗的时间，扩大了停电带来的影响和损失。
国内早在90年代初就推出了普通型短路故障指示器，能够在线路出现短路故障时翻牌显示。目前，国内能够正常投入运行的短路故障指示器生产企业不多，有实力的仅有四五家企业。但是各个企业的产品对于用户最头疼的单相接地故障检测效果普遍不理想。
单相接地故障检测传统方法有以下几种：
1、第一类为首半波法。即利用接地瞬间接地相的电容电压与该相相电压同相并且电容电流大于预设值时判定为接地故障发生。这个方法能起到一定作用。但最大的问题是这个方法建立在单相接地故障发生在相电压峰值时刻，这时才能够比较相位。然而，有些单相接地故障发生在非波峰甚至是波形过零点的位置，此时就无法检测和判断接地故障了。
2、第二类方法为五次谐波法。这类方法利用线路发生单相接地故障时会出现五次谐波并利用当五次谐波大于预设值时判定为接地故障发生。这个方法不可靠，因为线路负载各种各样，在正常情况下，就存在大量的谐波分量（包括五次谐波）的情形。如果电网的波动导致5次谐波超过预设值，就会出现误报的情形；或者线路结构简单，接地时的五次谐波很小，此时就无法检测五次谐波。
3、第三类方法就是检测暂态电流。这种方法中，虽然暂态电流比较明显，但由于暂态量的持续时间非常短，而且是个快速衰减过程，不到工频周波的四分之一，检测设备显然无法准确检测到暂态量的瞬间值，因此也就无法准确检测暂态量大小，更何况线路负载千变万化，负载的突然波动、变化均有可能引起线路出现频率范围和暂态电流频率范围重叠的信号，这时就会出现误判。
为解决传统的单相接地故障检测方法可靠性低的不足，本领域内近几年研究出了信号源法进行单相接地故障检测。第一种用于检测单相接地故障的信号源法为真实特征外部信号注入电力系统的信号源法。比如专利CN201765290U电缆及架空线混合系统单相接地故障定位装置，就是利用电力系统的PT注入特征信号，然后检测该特征信号的方法。这种方法缺点是要注入真实特征信号，所以设备功率和体积较大、另外信号本身对电力系统有直接作用和影响。
为了解决真实特征外部信号注入电力系统的信号源法所存在的问题，近几年出现了第二种用于检测单相接地故障的信号源法，即：利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法。图1所示为现有的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源检测设备电路图，如图1中所示，这种检测设备中的信号源由三个真空开关K1、K2、K3，高压二极管D，限流电阻R，开口三角变压器TBK和控制器1组成。其中，三个真空开关K1、K2、K3分别连接待检测线路的A、B、C三相。当三相线路上的某处发生接地故障时，由于接地相对地电压降低，非故障相对地电压升高，则开口三角变压器TBK的零序电压升高，控制器1检测到开口三角变压器TBK的电压变动时，启动控制真空开关K1、K2、K3动作，一般每相连接的开关投切8次，则三相开关投切共24次，从而使发生单相接地故障的线路上流过脉动单向特征电流，而其它的非故障线路无该特征电流流过，安装在线路上和变电站的故障检测装置检测到该特征电流信号后即可检测出故障线路和位置，从而实现接地选线和定位。这种检测单相接地故障的方案的优点是没有注入真实信号，而是利用系统本身来短时放大了故障特征，所以对系统影响较小。但缺点是体积很大重量很重，一般需要安装在变电站内，在现场也需要吊车安装，另外开关动作次数较多，对系统冲击和设备本身寿命都有一定影响。
综上所述，急需解决传统的单相接地故障检测准确率低、可靠性低，真实特征外部信号注入电力系统的信号源法检测设备功率和体积较大、且信号本身对电力系统有直接作用和影响，利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法检测设备体积和重量大、开关动作次数多、寿命低的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种单相接地故障检测装置，用于解决现有的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法检测设备体积和重量大、开关动作次数多、对系统冲击大且寿命低的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种单相接地故障检测装置，包括：第一真空开关、第二真空开关、限流电阻、电压互感器和智能控制器；所述第一真空开关、第二真空开关的一端均通过所述限流电阻接地，所述第一真空开关、第二真空开关的另一端分别与待检测三相线路中的任意两相线路连接；所述电压互感器的输入端与所述第一真空开关、第二真空开关有连接关系的两相线路相连，输出端与所述智能控制器连接；所述智能控制器还分别与所述第一真空开关、第二真空开关的开关控制端连接。
优选地，所述单相接地故障检测装置还包括套接于所述限流电阻和地之间的电流互感器，且所述电流互感器还与所述智能控制器连接。
优选地，所述电压互感器为shda2132电子式电压互感器。
优选地，所述电流互感器为lcz2电流互感器。
本实用新型提供的单相接地故障检测装置具有以下有益效果：
1、没有开口三角变压器或无须从变电站引开口三角电压，可以安装在线路任何一个电线杆上，适用范围广泛；
2、只与系统两相线路连接减少了1个开关，不再需要大而重的开口三角变压器，因此体积小、重量轻，不需要吊车就可安装。本实用新型提供的装置和现有的同类型设备相比，体积只有现有的同类型设备的1/5，重量只有现有的同类型设备的1/4；
3、不仅减少了真空开关数量，且不需要高压二极管，结构简单，增加了可靠性；
4、检测时开关的投切次数得到有效降低，因此对系统冲击小，检测可靠性高、装置寿命长。
附图说明
图1为现有的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源检测设备电路图；
图2为本实用新型实施例提供的单相接地故障检测装置电路结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的单相接地故障检测装置的优选电路结构示意图。
[附图主要元器件符号说明]
K1～K3真空开关；
D、高压二极管；
R、限流电阻；
TBK、开口三角变压器；
1、控制器；
K11、第一真空开关；
K12、第二真空开关；
R1、限流电阻；
2、电压互感器；
3、智能控制器；
4、电流互感器。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图2所示为本实用新型实施例提供的一种单相接地故障检测装置电路结构示意图，该检测装置包括：第一真空开关K11、第二真空开关K12、限流电阻R1、电压互感器2和智能控制器3。其中，第一真空开关K11的一端通过限流电阻R1接地，另一端与待检测三相线路中的任意一相线路连接，图2中第一真空开关K11的一端与待检测三相线路中的C相相接。第二真空开关K12的一端通样通过限流电阻R1接地，另一端与待检测三相线路中与第一真空开关K11无连接关系的两相中的任意一相线路连接，如图2中所示的与A相相接。电压互感器2的输入端与第一真空开关K11、第二真空开关K12有连接关系的两相线路相连，输出端与智能控制器3连接；智能控制器3还分别与第一真空开关K11、第二真空开关K12的开关控制端连接。
当待检测三相线路上的某处发生接地故障时，接地相对地电压降低，非故障相对地电压升高，智能控制器3采集到电压互感器2的电压后即可得知该三相线路是否发生接地故障。例如，若图2中A相接地故障，则电压互感器2感应到的A相电压降低而C相电压升高，则智能控制器3可根据该电压感应结果即可推测出A相接地故障，若图2中B相接地故障，则B相电压降低，电压互感器2感应到而A、C相电压升高，智能控制器3可根据该电压感应结果即可推测出B相接地故障。智能控制器3根据电压互感器2采集到的电压启动控制第一真空开关K11和第二真空开关K12动作，两个开关投切共16次，使故障线路上流过特征电流，而其它的非故障线路无该特征电流，安装在线路上和变电站的故障检测装置检测到该信号后即可检测出故障线路和位置，从而实现接地选线和定位。
优选地，如图3所示，本实用新型提供的单相接地故障检测装置还包括：套接于限流电阻R1和地之间的电流互感器4，且电流互感器4还与智能控制器3连接。此时智能控制器采集电子互感器2的电压和电流互感器4的电流信号来启动控制相应的开关动作，在非故障相投切8次和及时反馈验证即可完成检测，无须投切16次或更多。
上述单相接地故障检测装置中的电压互感器可以采用现有满足设计要求的电压互感器，如采用shda2132电子式电压互感器或其它类似电压互感器。
优选地，电流互感器可以采用现有满足要求的电流互感器，如采用为lcz2电流互感器或其它类似电流互感器。
本实用新型提供的单相接地故障检测装置中只与系统两相线路连接减少了1个开关，采用电压互感器代替现有的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法检测设备中的开口三角变压器，体积只有老式的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法检测设备的1/5，重量只有老式的1/4，此外不需要高压二极管，开关的投切次数也得到了降低，相对于现有技术能够达到结构简单、可靠性高、寿命长的有益效果。此外，采用电流互感器后开关的投切次数进一步得到降低，对系统冲击和设备本身寿命影响较小。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种单相接地故障检测装置，其特征在于，包括：第一真空开关、第二真空开关、限流电阻、电压互感器和智能控制器；
所述第一真空开关、第二真空开关的一端均通过所述限流电阻接地，所述第一真空开关、第二真空开关的另一端分别与待检测三相线路中的任意两相线路连接；
所述电压互感器的输入端与所述第一真空开关、第二真空开关有连接关系的两相线路相连，输出端与所述智能控制器连接；
所述智能控制器还分别与所述第一真空开关、第二真空开关的开关控制端连接。
2.如权利要求1所述的单相接地故障检测装置，其特征在于，所述单相接地故障检测装置还包括套接于所述限流电阻和地之间的电流互感器，且所述电流互感器还与所述智能控制器连接。
3.如权利要求2所述的单相接地故障检测装置，其特征在于，所述电压互感器为shda2132电子式电压互感器。
4.如权利要求2所述的单相接地故障检测装置，其特征在于，所述电流互感器为lcz2电流互感器。
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