CN2783338Y - 小电流接地选线装置 - Google Patents

Abstract

小电流接地选线装置，有一个将采集到的信号进行比较判别并发出选线显示的主控装置，还有接在系统中性点与地之间的消弧线圈，以及用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的一组电流互感器，每只电流互感器设置在系统的一条出线上。与已有技术不同的是，采用倍频信号注入法，用一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。不受系统电网的干扰，测量精度高，选线准确率高。

Description

小电流接地选线装置

技术领域

本实用新型涉及用于系统相线发生接地故障时准确判断故障点的装置，具体地说，是一种小电流接地选线装置。

背景技术

3-66KV的配电网，通常采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，当发生单相接地(占故障率的80％)时，规程虽有规定可继续运行2小时。发生单相接地故障状态下运行，由于过电压，极可能引发电缆爆炸、变压器及母线烧毁、电厂机组停运等事故。因此，系统发生单相接地故障时，快速、准确选择出接地故障线路，找出接地故障点，对配电网系统的安全运行意义重大，当小电流系统发生单相接地时，作为判据的零序电流是分布的电容电流，数值小而且故障特征很不明显，是造成选线的困难所在，小电流系统单相接地选线一直是继电保护领域未彻底解决的一个难题。在众多已知技术中，设计者都希望自己设计的接地选线设备达到选线正确率100％，但工程实际中接地选线设备的选线正确率仅为20-30％，很多供电部门仍在使用拉线法确定故障点。

所谓选线，实质上是一个以电压或电流等参数的变化情况为判据，确定故障点的过程。对中性点经消弧线圈接地的系统，在过补偿的条件下，故障线路零序电流的方向和非故障线路的零序电流方向完全相同，而且数值大小虽有差异也不明显，所以，在中性点经消弧线圈接地的系统中，不能采用基波零序电流的数值大小和方向来作为接地选线的判据，目前选线装置主要依据的原理有如下几种：

(1)五次谐波判别法，在电力系统中的电压和电流均存在高次谐波分量，其中五次谐波分量的数值最大，在单相接地时，消弧线圈的电感电流补偿接地电容电流是指基波零序电流。小电流接地系统中，中性点经消弧线圈接地，在单相接地故障时的五次谐波零序等效电路图如图3所示，这里假定第一条线路发生单相故障，可以推导出下面的故障线路首端的五次谐波零序电流为：

$I_{o1.5}=I_{c1.5}-{I^{\′}}_{\mathrm{ec}}=-\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{o1.5}$

因此，当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，故障线路首端的五次谐波零序电流在数值上等于系统非故障线路五次谐波电容电流的总和，与非故障线路中五次谐波零序电流的方向相反。

(2)有功分量法，当系统出线较少，长度较短时，单相接地故障线路的五次谐波和基波零序电流均较小，方向也难以判别，因此接地选线的准确率并不高。当采用消弧线圈经阻尼电阻接地时，可以采用基波有功分量法。

单相接地时，故障线路通过接地点与消弧线圈和阻尼电阻构成串联回路，其等值电路图如图4所示：

在中性点零序电压作用下，产生基波零序电流流经阻尼电阻，基波零序电流中的有功分量不会被补偿消失，而非故障线路没有流过消弧线圈的有功电流分量。只有本线路的零序电容电流，其中包含的有功电流为线路对地泄漏电流，数值很小，可根据各线路基波零序电流中的有功分量值来判定。应用有功分量法消弧线圈必须串接阻尼电阻。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种不受系统电网干扰、选线准确率高的小电流接地选线装置。

为此，本实用新型采用的技术方案如下，有一个将采集到的信号进行比较判别并发出选线显示的主控装置，还有接在系统中性点与地之间的消弧线圈，以及用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的一组电流互感器，每只电流互感器设置在系统的一条出线上。与已有技术不同的是，采用倍频信号注入法，用一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。

由以上方案可见，本实用新型采用与系统工频具有倍频关系的具有固定频率的信号源，因而不受系统电网的干扰，而且测量精度高达毫安级，主控装置能准确显示单相接地故障点。

附图说明

图1是本实用新型的等效原理图；

图2是实施例的电原理图；

图3是五次谐波的零序等效电路图；

图4是有功分量的等效电路图。

以下结合实施例及图1、图2对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，在电压互感器的低压端注入一个固定频率的信号Is，使其频率fo满足：

fo＝kf    其中：

f为系统工频，通常为50Hz；

系数k为分数或整数，使fo在15-300Hz之间。

图1中Is为信号源，I_L0、I_C0为通过消弧线圈L、系统对地电容3C的信号电流。

已有的选线装置都是利用配电网的工频零序电流进行故障选线，小电流接地系统的零序电流是全电网的电容电流，电容电流较大时往往采用消弧线圈补偿，因此选线特征量很小，采用倍频信号注入法，选线准确度不受配网本身电容电流大小的影响，保证在高阻接地和金属性接地情况下均可正确选线。因在正常运行时，各线路均有信号源Is发出的f0频率信号电流I_C0通过，主控装置实时检测各线路的I_C0值、信号电压U_C0值及线路阻尼率d₀值，当电网发生单相接地故障时，故障线路必然有I_C0突然增大，或U_C0突然减小，或d₀突然增大的明显变化，因此可无误的判断该线路发生单相接地。

参见图2，对于系统没有中性点时，采用一只Z形变压器QZB，将其引出的中性点与地之间接一只设有二次调节绕组的消弧线圈L，电流互感器TA1、TA2、TA3、......TAn将信号传向主控装置DSP。信号源Is产生频率为25Hz的信号，通过注入变压器VT接在消弧线圈L两端。

作为其他的实施方式，信号源Is产生信号的固定频率可以在15-300Hz的范围内选择，根据系统的具体情况确定，以在某一频率下受干扰最小为佳。

Claims (3)

1、小电流接地选线装置，包括

将采集到的信号进行比较判别并发出选线显示的主控装置；

接在系统中性点与地之间的消弧线圈；

用于对系统进行采样，并将采样信号送入主控装置的一组电流互感器，每只电流互感器设置在系统的一条出线上；

其特征在于：

有一个与系统工频具有倍频关系的信号源通过注入变压器接在消弧线圈两端。

2、根据权利要求1所述的小电流接地选线装置，其特征在于：

信号频率取值范围在15Hz-300Hz之间的所述信号源连接在所述注入变压器的初级端，所述消弧线圈连接在所述注入变压器的次级端。

3、根据权利要求1或2所述的小电流接地选线装置，其特征在于：

所述消弧线圈通过Z形变压器引出的中性点与系统相连。

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