CN218678446U - 一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电网运行与控制技术领域，具体涉及一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，包括主动转移故障管控单元、控制单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元；其中，所述主动转移故障管控单元包括抗饱和电压互感器、分相快速真空断路器和过电压保护器；本实用新型利用装置多种工作模式的切换，适用于接地系统复杂、可调、具有不确定性时等种多重接地复杂系统，既适用于中性点非有效接地系统，也适用于中性点有效接地系统，满足客户不同接地方式的多种工作模式；实现了多种接地方式下，防止单相接地故障弧光接地过电压击穿相间绝缘引发短路故障，维护了设备稳定可靠及系统安全、连续性运行。

Description

一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置

技术领域

本实用新型涉及电网运行与控制技术领域，具体涉及一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置。

背景技术

随着配电网容量迅速增加，架空线路正逐渐被电缆和绝缘导线线路替代，系统接地电容电流逐步增大，而目前中性点接地方式基本上是采用经消弧线圈接地或小电阻接地。这两种接地方式和产品虽然比较成熟，但也都遇到了发展中的技术问题，无法适应电网的发展。如消弧线圈接地方式不能消除永久性单相接地故障、补偿接地电流后无法精确选线；小电阻接地方式用于带零序保护的配电网，当单相接地故障发生时，通过零序保护把故障线路切除，但配电网一旦发生单相接地就会跳闸，供电可靠性差；在中、高阻接地时，又不会动作，导致过电压击穿设备绝缘而短路事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，针对3～35kV配网运行，本实用新型的装置结合中性点非有效接地方式及小电阻接地方式的优缺点，可以快速有效控制单相接地弧光的进一步发展，并能快速准确的选出故障线路；当系统条件满足接地跳闸工况时，装置可切换至小电阻接地方式，配合零序保护进行单相接地故障的跳闸，实现快速判断和隔离永久性单相接地故障功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，包括主动转移故障管控单元、控制单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元；

其中，所述主动转移故障管控单元包括抗饱和电压互感器、分相快速真空断路器和过电压保护器；所述主动转移故障管控单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元构成成套装置连接系统。

所述控制单元通过控制快速真空接触器的分合闸，来控制所述小电阻单元的投入与退出；

当快速真空接触器合闸时，投入小电阻单元，通过中性点接地变压器单元引出中性点以满足系统小电阻接地的运行方式；

当快速真空接触器分闸时，退出小电阻单元，满足系统非有效接地运行方式；通过抗饱和电压互感器采集系统电压，控制单元根据系统电压进行单相接地故障相的识别并控制分相快速真空断路器的故障相合闸转移故障点接地电流从而熄灭接地电弧；同时控制单元根据采集的各条零序电流互感器信号识别单相接地故障线路，从而实现装置在非有效接地系统条件下的单相接地选相、选线工作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供的快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，利用装置多种工作模式的切换，适用于接地系统复杂、可调、具有不确定性时等种多重接地复杂系统，既适用于中性点非有效接地系统，也适用于中性点有效接地系统，满足客户不同接地方式的多种工作模式；实现了多种接地方式下，防止单相接地故障弧光接地过电压击穿相间绝缘引发短路故障，维护了设备稳定可靠及系统安全、连续性运行。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1示出为根据本实用新型具体实施方式提供的一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置的示意图；

图2示出为本实用新型中控制单元的功能框架示意图；

图中标号含义：

PT：抗饱和电压互感器；JD：分相快速真空断路器；LXK：零序电流互感器；BOD：过电压保护器；GL：隔离手车；RD：高压熔断器；SIDR：半导体强阻尼自限流抑制器；DKSC：接地变压器；JZ：快速真空接触器；R：小电阻。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本实用新型。

结合图1所示，本实用新型提供了一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，包括主动转移故障管控单元、控制单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元；

其中，所述主动转移故障管控单元包括抗饱和电压互感器PT、分相快速真空断路器JD和过电压保护器BOD；所述主动转移故障管控单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元构成成套装置连接系统。

所述控制单元通过控制快速真空接触器JZ的分合闸，来控制所述小电阻单元的投入与退出；

当快速真空接触器JZ合闸时，投入小电阻单元，通过中性点接地变压器单元引出中性点以满足系统小电阻接地的运行方式；小电阻单元可配合微机综保装置实现零序保护跳闸功能。

当快速真空接触器JZ分闸时，退出小电阻单元，满足系统非有效接地运行方式；通过抗饱和电压互感器采集系统电压，控制单元根据系统电压进行单相接地故障相的识别并控制分相快速真空断路器的故障相合闸转移故障点接地电流从而熄灭接地电弧；同时控制单元根据采集的各条零序电流互感器信号识别单相接地故障线路，从而实现装置在非有效接地系统条件下的单相接地选相、选线工作。

结合图2示出为控制单元功能框架示意图，本实用新型提供的控制单元包括DSP系统、CPLD、数据采集模块、DDR3存储器、Flash存储器、U盘接口、液晶人机界面、电源模块、通信接口、继电器输出接口、二次消谐和B码校时。

其中，DSP系统：采用TIC6000系列高速DSP，850MHz主频，定点运算速度达27.2GMAC/内核，浮点运算速度达13.6GFLOP/内核；

CPLD：采用EPM1270可编程逻辑芯片，用于数据、地址总线扩展，逻辑控制扩展，B码校时数据解析；

数据采集模块：ADC模块，采用16路同步16位AD采集模块，采集系统三相电压、PT开口电压、线路零序电流等模拟量信息；

DDR3存储器，高速128M内存储器，用于程序与数据存储；

Flash存储器：用于程序存储以及录播数据存储；

U盘接口：导出波形的U盘接口；

液晶人机界面：7寸触摸屏，人机界面接口；

电源模块：给控制单元系统供电；

通信接口：与后台、跳闸模块、光纤组网等组成通信网络；

继电器输出接口：报警信号、控制分相快速真空断路器JD及快速真空接触器JZ；

二次消谐：消除PT铁磁谐振；

B码校时：接收卫星GPS校时信号。

针对非有效接地系统，装置可运行于主动干预消弧选线工作模式，当发生单行接地故障时，装置最快20ms熄灭弧光；针对有效接地系统，装置可运行于小电阻接地工作模式，并可配合零序保护进行故障线路跳闸。

本实用新型提供的快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，可按照如下几种模式运行：

(1)主动干预消弧选线工作模式：

此模式下小电阻退出运行。

系统正常运行时，控制单元实时监测开口电压和三相电压。当系统发生接地，控制单元根据抗饱和电压互感器提供的信号，判断故障类别(PT断线、金属接地、弧光接地、电阻接地等)并识别故障相别，向分相快速真空断路器JD发出故障相合闸动作命令，故障相断路器10ms合闸，使系统由不稳定的接地故障快速转变成稳定的接地，快速熄灭接地度，并将健全相电压限制在线电压。然后，向后台或调度发出故障信息。约5S(5～30S可设)后分相快速真空断路器JD故障相自动打开，装置再检测系统接地故障是否消失，若已经消失，装置恢复正常；若没有消失，故障相再次合上，并在20min(可设)打开重新判断一次(也可设置不打开)。此时后台根据选线结果，切除故障线路。对于无人值守站，可在后台远方复归装置，满足无人职守变电站的要求。

装置完成选相的同时，小电流选线综合“首半波基波比幅比相法”、“最大增量法”、“智能高次谐波法”、“基波有功功率比较法”等8种选线方法，完成系统综合选线，准确判定故障线路，并将故障信息传送至后台，方便运维人员进行故障隔离，恢复系统正常供电。

当发生铁磁谐振故障时，安装于PT中性点的半导体自限流强阻尼抑制器SIDR，按照自身物理特性阻值迅速升高，阻尼了谐振，破坏了零序谐振回路。

(2)小电阻接地工作模式

此工作模式下，小电阻接入接地变中性点，主动干预消弧功能退出。

系统正常运行时，控制单元将小电阻单元的快速真空接触器JZ投入运行，控制单元实时监测开口电压和三相电压。当系统发生金属或弧光接地，控制单元根据抗饱和电压互感器提供的信号，判断故障类别(PT断线、金属接地、弧光接地、电阻接地等)并识别故障相别。同时，装置系统零序电压作用下，向系统注入一个200A的工频电流，流经接地线路，当电流超过接地线路零序保护阈值时，该线路跳闸切除故障，同时，小电流选线装置立即选出接地线路，并上报选线结果。

(3)混合控制工作模式

本工作模式是将两种功能都投入，通过时序控制分别完成预定功能。

当系统发生接地，控制单元根据抗饱和电压互感器提供的信号，判断故障类别(PT断线、金属接地、弧光接地、电阻接地等)并识别故障相别；

当控制单元判断为金属或弧光接地时，根据功能设置要求，控制单元将快速真空接触器JZ合闸，工作于小电阻模式，向系统注入工频200A的零序电流，完成选线和切除故障线路的目的；

当控制单元判断为中、高阻接地时，先将小电阻单元投入，使其在20ms内注入一个较大的工频阻性电流，便于选线装置选出接地线路；然后，将小电阻单元退出，控制单元对分相快速真空断路器JD发出故障相合闸动作命令，故障相断路器10ms合闸，使系统由不稳定的接地故障，快速转变成稳定的接地，快速熄灭接地电弧，并将健全相电压限制在线电压，并同时完成选线工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的特点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种快速熄弧与小电阻选线融合控制装置，其特征在于，包括主动转移故障管控单元、控制单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元；

其中，所述主动转移故障管控单元包括抗饱和电压互感器、分相快速真空断路器和过电压保护器；所述主动转移故障管控单元、中性点接地变压器单元和小电阻单元构成成套装置连接系统。

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