CN212111734U - Itn供电系统接地故障相检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明的ITN供电系统接地故障相检测系统，变压器四相输出线路上连接一个交流信号源，交流信号源一端通过回路经四只限流电阻并联连接到每相输出线路上，另一端接地；每相输出线路的接入端与接地端之间安装固有特性电路，特性电路连接到接地端构成检测回路，检测回路的电缆上连接用来检测注入电流传输信号的电流互感器，电流互感器的二次侧分别并联连接有一只采样电阻；注入交流信号通过限流电阻R0、线缆、接地电阻、大地构成回路，形成故障电流，选用穿心式电流互感器套在每一路的出线上，监测每个电流互感器中的漏电流大小，为判断故障线缆提供依据，能够准确判断故障点位置，及时维修恢复输配电线路。

Description

ITN供电系统接地故障相检测系统

技术领域

本发明涉及电力行业输配电系统中的一种ITN供电系统接地故障相检测系统。

背景技术

电力行业输配电系统通常经三相及N相输出线路进行电力传输，当ITN系统中发生接地故障时，需及时检测、判断故障相，以便准确维修解除故障；传统方法中一般通过线路全面排查找出故障点，检修工作量大，操作不方便；现有技术中的常用检修方法，例如通过注入直流号进行检测，只能监测线路异常情况，也不能准确判断电缆发生故障的具体位置，因而维修不及时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，操作方便，能够检测、计算、判断故障相，以便及时维修的ITN供电系统接地故障相检测系统。

本发明的ITN供电系统接地故障相检测系统，其特征在于：包括按照星形连接的变压器四相输出线路，四相输出线路上连接有一个能够分别对四相输出线路注入低频交流信号的交流信号源，交流信号源一端通过回路并联连接有四只限流电阻，每只限流电阻分别连接到每相输出线路上，交流信号源另一端接地；

每相输出线路的接入端与接地端之间安装有经过检测段电缆形成的固有特性电路，特性电路连接到接地端构成检测回路，检测回路的电缆上连接有用来检测注入电流传输信号的电流互感器；

所述每相输出线路检测回路中电流互感器的二次侧分别并联连接有一只采样电阻；

所述电流互感器为穿心式电流互感器；

本发明还涉及上述的ITN供电系统接地故障相检测系统的检测方法，其特征在于：在ITN供电系统中注入一个特定的频率较低的低频交流信号，低频交流信号通过限流电阻注入到ITN供电系统的四相输出线路上，注入信号与绝缘电阻和分布电容通过大地构成回路，对每一相输出线路的接入点进行采样，电流互感器的二次侧并联的采样电阻采样后，计算回路中的漏电流，分析计算ITN系统三相及N相的对地电压，确定对地电压值明显区别其他相对地电压值的接入点，判断故障相；

并联构成每相输出线路的多根线缆分别标记为L1、L2、L3....Ln，每根线缆起端和末端分别定义为A11、A12…A1n，A11’、A12’…A1n’，当故障点位于靠近线缆起端的位置时，则A11＝A12+A13+.....A1n，当故障点位于靠近线缆末端的位置时，则A11’＝A12’+A13’+.....A1n’；

因而靠近故障点的电流互感器的漏电流会明显大于其它电流互感器中的电流，从而就可判断出电缆发生故障的具体位置；

漏电流采样计算公式为：

电流互感器两端的电压计算公式为：

其中R0为限流电阻，Z为等效对地阻抗，n为电流互感器的变比；

所述电流互感器的二次侧并联的采样电阻采样后，接入A/D转换器进行信号量化；

所述电流互感器的变比。

本发明的ITN供电系统接地故障相检测系统，在ITN系统中经交流信号源注入交流信号，通过限流电阻R0，线缆，接地电阻，大地构成回路，形成故障电流，选用穿心式电流互感器套在每一路的出线上，监测每个电流互感器中的漏电流大小，为判断故障线缆提供依据，能够准确判断故障点位置，及时维修恢复输配电线路。

附图说明

图1是本发明实施例ITN供电系统接地故障相检测系统注入信号与等效电路结构示意图；

图2是本发明实施例ITN供电系统接地故障相检测系统原理结构示意图；

图3是本发明实施例ITN供电系统接地故障相检测系统电路结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种ITN供电系统接地故障相检测系统，变压器四相输出线路按照星形连接，在四相输出线路上连接一个交流信号源，通过交流信号源分别对四相输出线路注入低频交流信号；交流信号源一端通过回路并联连接经四只限流电阻，四只限流电阻分别连接到每相输出线路上，交流信号源另一端接地；并在每相输出线路的接入端与接地端之间安装过检测段电缆形成的固有特性电路，特性电路连接到接地端构成检测回路，检测回路的电缆上连接电流互感器，电流互感器用来检测注入电流传输信号的传输性能；

进一步地，在每相输出线路检测回路中电流互感器的二次侧分别并联连接一只采样电阻，通过采样电阻测量计算漏电流；

电流互感器采用穿心式电流互感器套在每一路的出线上，监测每个电流互感器中的漏电流大小，为判断故障线缆提供依据；

上述ITN供电系统接地故障相检测系统的检测方法具体如下：

在ITN供电系统中注入一个特定的频率较低的低频交流信号，低频交流信号通过限流电阻注入到ITN供电系统的四相输出线路上，注入信号与绝缘电阻和分布电容通过大地构成回路，对每一相输出线路的接入点进行采样，电流互感器的二次侧并联的采样电阻采样后，接入A/D进行信号量化，计算回路中的漏电流，分析计算 ITN系统三相及N相的对地电压，确定对地电压值明显区别其他相对地电压值的接入点，判断故障相；

并联构成每相输出线路的多根线缆分别标记为L1、L2、L3....Ln，每根线缆起端和末端分别定义为A11、A12…A1n，A11’、A12’…A1n’，当故障点位于靠近线缆起端的位置时，则A11＝A12+A13+.....A1n，当故障点位于靠近线缆末端的位置时，则A11’＝A12’+A13’+.....A1n’；

因而靠近故障点的电流互感器的漏电流会明显大于其它电流互感器中的电流，从而就可判断出电缆发生故障的具体位置；

漏电流采样计算公式为：

电流互感器两端的电压计算公式为：

其中R0为限流电阻，Z为等效对地阻抗，n为电流互感器的变比；

具体实施技术方案如下：

低频交流注入法是指在ITN供电系统中注入一个特定的频率较低的交流信号，当ITN供电系统绝缘度下降到一定限值时，需要判断发生故障的具体相与线缆，系统发生单相故障即系统绝缘电阻减小时，故障相对地电压会明显区别其他相对地电压值，这时可以通过线上注入特定的频率较低的交流信号，检测ITN系统三相及N 相的对地电压来判断故障相。线上注入的等效电路如图1所示。图中R0为限流电阻，低频交流信号通过限流电阻注入到每一相上，注入信号与绝缘电阻和分布电容通过大地构成回路。对a1，a2，a3，a4三点进行采样，分析计算出三相的对地电压，从而可以判断出故障相。

当ITN系统中发生第一次接地故障时，注入的交流信号会通过限流电阻R0，线缆，接地电阻，大地构成回路，形成故障电流，选用穿心式电流互感器套在每一路的出线上，监测每个电流互感器中的漏电流大小，为判断故障线缆提供依据。若接地故障发生在第一级的第n根电缆，如图2，其余各电缆中故障相的电流均流经故障点回到大地，所以A11，A12…A1n，A11’，A12’…A1n’均能感应到故障电流，这时没有办法根据漏电流的大小判断是哪一根电缆故障。正常情况下，流经每根电缆上首尾两端的电流大小是相同的。现假设第一根电缆靠近尾端处出现一个接地故障，则L2,L3....Ln都将会流经故障点流入大地，此时流经A11’电流互感器上的电流等于其它各根电缆上的电流之和，即A11’＝A22’+A32’+.....An2’。同理，若故障发生在靠近电缆首端的位置，则A11＝A12+A13+.....A1n。所以，当故障发生在ITN系统第一级的电缆并联区域内时，靠近故障点的那个电流互感器的漏电流会明显大于其它电流互感器中的电流，从而就可判断出电缆发生故障的具体位置。

电流互感器是根据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁芯和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串联在需要测量的电流的线路中，电流互感器的工作状态接近于短路，所以它经常有线路的全部电流流过。二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中。电流互感器的变比越高，对电流信号分辨度越高，但是二次侧感应的信号幅值就越小，对不同变比的电流互感器进行实验测试，选择合适的变比N的电流互感器。

其中R0为限流电阻，Z为等效对地阻抗，电流互感器的二次侧并联一个R1采样电阻，然后接入A/D进行信号量化。这时，回路中的漏电流为

S1， S2两端的电压为

n为电流互感器的变比。

Claims (3)

1.一种ITN供电系统接地故障相检测系统，其特征在于：包括按照星形连接的变压器四相输出线路，四相输出线路上连接有一个能够分别对四相输出线路注入低频交流信号的交流信号源，交流信号源一端通过回路并联连接有四只限流电阻，每只限流电阻分别连接到每相输出线路上，交流信号源另一端接地；

每相输出线路的接入端与接地端之间安装有经过检测段电缆形成的固有特性电路，特性电路连接到接地端构成检测回路，检测回路的电缆上连接有用来检测注入电流传输信号的电流互感器。

2.根据权利要求1所述ITN供电系统接地故障相检测系统，其特征在于：所述每相输出线路检测回路中电流互感器的二次侧分别并联连接有一只采样电阻。

3.根据权利要求1所述ITN供电系统接地故障相检测系统，其特征在于：所述电流互感器为穿心式电流互感器。

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