CN206096341U - 应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置，包括主控单元和与所述主控单元通过总线连接的模拟量采样电路、遥信采集电路、遥控输出电路、通讯接口电路、人机接口电路，模拟量采样电路包括母线零序电压采样电路、线路零序电流采样电路，开入量采集电路与遥信采集电路连接，遥控输出电路与控制量输出电路连接；利用该装置可将零序电流和零序电压之间的时序关系检测是否符合“时序鉴别原理规则”如果满足“时序鉴别原理规则”则确认为故障线路；如果不满足则通过“故障线路零序电流有功分量”进行判别；如果是故障线路则可发告警信号通知运行维护人员进行进一步处理，有效解决了单相接地故障发生在中性点经消弧线圈接地状况下的复杂工况下的故障线路识别问题，做到了故障线路识别的全覆盖。

Description

应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置

技术领域

本实用新型属于电力系统故障检测和继电保护相关的技术领域，具体是涉及的是一种应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置。

背景技术

长期以来我国中低压配电网普遍以小电流接地系统的方式在运行，运行方式包括：中性点不接地方式、中性点经高阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。由于小电流接地系统发生单相接地故障后线电压仍然对称，为了不影响对用户的供电，所以一直沿用带故障运行1～2小时的运行方式。

随着社会经济的发展，目前配电网的规模和容量越来越大小，在小电流接地系统发生单相接地故障后非故障相电压升高，会对系统的绝缘造成威胁，如不及时排除故障容易演变为两相接地等更严重的故障。国家电网公司根据目前的实际情况正着手对原来的普遍应用的“2小时运行+接地选线”的运行方式修改为在躲过瞬时接地故障后，就近快速隔离故障。

但是，目前配网中针对小电流接地系统故障选线普遍采用的方法有基于稳态信号的选线方法有零序电流幅值法、零序电流比相法、零序有功功率法、零序无功功率法、负序电流法、五次谐波法、首半波法，小波分析法，行波法等等。这些方法需要对故障线路的故障量进行综合比较，有的方法甚至还要依赖于通讯系统的健壮性。所以选线准确度普遍不高，还会造成故障停电范围扩大等影响用电可靠性的后果。

发明内容

本实用新型提供了一种全新的应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置，能够准确识别故障线路，就地隔离故障，大大提高了供电可靠性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置，包括主控单元和与所述主控单元通过总线连接的模拟量采样电路、遥信采集电路、遥控输出电路、通讯接口电路、人机接口电路，模拟量采样电路包括母线零序电压采样电路、线路零序电流采样电路，开入量采集电路与遥信采集电路连接，遥控输出电路与控制量输出电路连接；所述主控单元对采集到的故障信息进行处理，形成出口控制和通讯上传信息；所述母线零序电压采样电路采集被检测线路所在母线的零序电压，并将采集结果传送至主控单元；所述线路零序电流采集电路采集被检测线路的零序电流，并将采集结果传送至主控单元；所述开入量采集电路采集外部开入信息如断路器位置信号并传输到主控单元；所述控制量输出电路是主控单元将报警、跳闸等输出信号传输到信号执行电路；所述通讯接口电路通过标准的RS485链路和其他智能设备建立数据连接；所述人机接口电路进行人机互动，实现对控制装置参数、定制等的设置并且将装置的采集信息、故障信息等呈现出来。

本实用新型的有益效果为：

利用该装置，可有效的采集到各线路关键参数信息，便于主控单元进行计算识别，相比现有的检测设备，不需要进行综合比较、不依赖于通讯系统的健壮性，可以对单条故障线路进行独立判别，大大提高了故障线路的识别率，做到接地隔离故障，满足了国网公司最新的配电网运行技术要求。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为中性点非直接接地系统中零序等效网络图。

具体实施方式

一种应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置，包括主控单元和与所述主控单元通过总线连接的模拟量采样电路、遥信采集电路、遥控输出电路、通讯接口电路、人机接口电路，模拟量采样电路包括母线零序电压采样电路、线路零序电流采样电路，开入量采集电路与遥信采集电路连接，遥控输出电路与控制量输出电路连接；主控单元依据所陈述的“应用于配电网故障接地工况下的故障线路识别方法”进行“时序鉴别原理规则”的制定。将所采集到的母线零序电压和检测线路的零序电流依据所制定的规则形成线路故障运算信息，并根据故障信息对故障线路进行识别，同时控制出口并通过通讯上传信息；

零序电压采样电路采集被检测线路所在母线的零序电压，并将采集结果传送至所述的核心计算单元，以确定母线侧零序电压的幅值基准UB0、时序基准UB0+(上升沿)、UB0-(下降沿)；零序电流采集电路采集被检测线路的零序电流，并将采集结果传送至所述的主控单元，形成一系列脉宽在00～1800范围内变化的零序电流方波，该零序电流方波的不同占空比反映了发生接地故障严重程度的不同。并确定该方波的上升沿IL0+和下降沿IL0-；

开入量采集电路采集外部开入信息如断路器位置等信号并传输到主控单元；

所述开入量采集电路采集外部开入信息如断路器位置信号并传输到主控单元；所述控制量输出电路是主控单元将报警、跳闸等输出信号传输到信号执行电路；所述通讯接口电路通过标准的RS485链路和其他智能设备建立数据连接；所述人机接口电路进行人机互动，实现对控制装置参数、定制等的设置并且将装置的采集信息、故障信息等呈现出来。

控制量输出电路是主控单元将报警、跳闸等输出信号传输到信号执行电路；通讯电路通过标准的RS485链路和其他智能设备建立数据连接。人机接口电路进行人机互动，实现对控制装置参数、定制等的设置并且将装置的采集信息、故障信息等呈现出来。

利用上述装置应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别方法，包括下列步骤：

(1)故障线路识别逻辑启动：

如图1所示，该故障逻辑启动采用的零序电压启动方式。

实时监视配电母线PT二次侧开口零序电压U_B0，当零序电压启动判据投入时，并且U_B0超过门限值8V时，则启动故障选线算法，同时采集该母线下对应出线的零序电流I_L0；

应用本实用新型进行接地故障线路识别首先要实时采集被检测线路所在母线的零序电压和被检测线路的零序电流。

零序电流量和零序电压量可通过山东电安电气有限公司研制的LX-100系列装置进行实时采集(或通过具备电压和电流采集计算功能的常规小电流接地选线装置进行采集)。从此类装置的CT(电流互感器)/PT(电压互感器)所输入的模拟量信号通过相应滤波电路进入AD转换，通过对应的傅氏算法来实现故障线路识别所需要模拟量的实时采集。

(2)获取故障参量的故障特征参数：

对配电母线的零序电压U_B0和该母线下对应线路零序电流I_L0的采样数据进行傅氏(傅里叶)变换，得到母线零序电压U_B0与线路零序电流I_L0基波的幅值和相位，该幅值和相位作为后续的电压时序和电流时序构造的依据；

(3)制定“时序鉴别原理”规则：

1)构造“零序电压时序”

如图1所示，对采集到母线PT二次侧开口零序电压UB0进行采样、傅氏变换、波形整定操作以确定母线侧零序电压的幅值基准U_B0、时序基准U_B0+(上升沿)、U_B0-(下降沿)；

2)构造“零序电流时序”

如图1所示，对采集到的各线路零序CT上的零序电流I_L0进行采样、傅氏变换、波形整定，形成一系列脉宽在0°～180°范围内变化的零序电流方波，该零序电流方波的不同占空比反映了发生接地故障严重程度的不同。I_L0+、I_L0-分别用来表示该方波的上升沿和下降沿。

3)制定“时序鉴别原理”规则：

如图1所示，利用已构造的“零序电压时序”和“零序电流时序”进行故障线路识别。

首先，用于故障鉴别的线路零序电流的上升沿I_L0+须滞后母线零序电压的上升沿U_B0+；

其次，用于故障鉴别的线路零序电流的上升沿I_L0+须超前母线零序电压的下降沿U_B0-；

最后，用于故障鉴别的线路零序电流的下降沿I_L0-须滞后母线零序电压的下降沿U_B0-，滞后范围需在0°～180°之间。

(4)识别“故障线路”：

如图1所示，当线路发生接地故障时，依据“时序鉴别原理”规则对各条线路的零序电流与对应母线的零序电压逐一进行时序鉴别，同时满足(3)所确定的规则时，则判别为故障线路，同时发告警或跳闸信号通知值班人员。

(5)零序有功分量判别：

在中性点经消弧线圈接地的系统中，当故障线路的最大电容电流比大于50％时，由于故障线路的零序电流和母线零序电压的相位关系存在辨识“死区”，所以利用“时序鉴别原理”规则在这种工况下不能准确识别故障线路。此时可利用“零序有功分量”作为补充判据。

1)零序等效网络：

如图2(用以说明中性点经消弧线圈接地状况下的故障线路和非故障线路的特性)所示，当闭合K1开关时，则系统运行在中性点经消弧线圈接地方式下，此时的中性点故障电流为：

消弧线圈运行于过补偿、欠补偿或跟踪补偿(等补偿)的任何一种状态下，故障线路中均有有功电流和无功(感性或容性)电流，非故障线路中只有容性电流。所以在故障线路的最大电容电流比大于50％并且故障线路的零序电流和母线零序电压的相位关系存在辨识“死区”的情况下可利用故障线路存在有功电流的功率特性将故障线路准确选出。

2)接地故障识别：

在故障线路的最大电容电流比大于50％的工况下，利用零序有功分量进行故障识别。此时当零序有功电流大于零序有功电流设定值I0zd时，则该条线路判别为故障线路，同时发告警或跳闸信号通知值班人员。

Claims (1)

1.一种应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置，其特征在于：包括主控单元和与所述主控单元通过总线连接的模拟量采样电路、遥信采集电路、遥控输出电路、通讯接口电路、人机接口电路，模拟量采样电路包括母线零序电压采样电路、线路零序电流采样电路，开入量采集电路与遥信采集电路连接，遥控输出电路与控制量输出电路连接；所述主控单元对采集到的故障信息进行处理，形成出口控制和通讯上传信息；所述母线零序电压采样电路采集被检测线路所在母线的零序电压，并将采集结果传送至主控单元；所述线路零序电流采集电路采集被检测线路的零序电流，并将采集结果传送至主控单元；所述开入量采集电路采集外部开入信息传输到主控单元；所述控制量输出电路是主控单元将报警、跳闸输出信号传输到信号执行电路；所述通讯接口电路通过标准的RS485链路和其他智能设备建立数据连接；所述人机接口电路进行人机互动，实现对控制装置参数定制设置并且将装置的采集信息、故障信息呈现出来。