專利名稱：一種小接地電流系統(tǒng)單相接地選線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路的故障選線方法。
背景技術(shù)：
電力變壓器中性點(diǎn)不直接接地的電力系統(tǒng)稱為小接地電流系統(tǒng)。當(dāng)這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，沒有故障回路，不會(huì)產(chǎn)生短路電流，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可以不跳閘，電力系統(tǒng)允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。由于電力線路存在分布電容，雖然分布電容不太大，但是在單相接地點(diǎn)產(chǎn)生容性電流，對(duì)電力系統(tǒng)也是有害的。因此，這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，繼電保護(hù)必須發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由運(yùn)行值班人員做出相應(yīng)處理，最后對(duì)故障線路進(jìn)行停電檢修。為了對(duì)故障線路進(jìn)行停電檢修，繼電保護(hù)應(yīng)當(dāng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并指出故障線路。繼電保護(hù)判斷出是否發(fā)生單相接地短路很容易實(shí)現(xiàn)。但是，由于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)的容性電流較小，判斷出哪一條線路發(fā)生故障就很困難。至今國(guó)內(nèi)外還沒有十分有效的辦法解決。
傳統(tǒng)的辦法是利用電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，自身產(chǎn)生的故障分量來檢測(cè)。采用的技術(shù)方案中，有比較各條線路零序電流幅值大小的群幅比較原理；有比較各條線路零序電流相位差別的群相比較原理；也有兩者結(jié)合的群幅群相比較原理。由于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)的故障容性電流隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的變化而變化，有時(shí)很大，有時(shí)很小，加上電流互感器TA誤差等因素的影響，很多情況下，難以判斷出故障線路。
為解決以上問題，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N-93111309.1的發(fā)明專利提出了一種外加交流信號(hào)的方法。即；從電力系統(tǒng)母線上電壓互感器TV的二次側(cè)加入一個(gè)介于兩個(gè)諧波之間的正弦交流信號(hào)。由于TV的中性點(diǎn)接地，這樣，外加的正弦交流信號(hào)在TV的接地點(diǎn)和單相短路接地點(diǎn)之間形成電流回路，然后用一探測(cè)儀檢測(cè)該正弦交流信號(hào)的流向，從而檢測(cè)出故障線路。由于電壓互感器的額定容量有限，二次側(cè)通入外加正弦交流信號(hào)的電流不可能很大，這將影響測(cè)量精度的提高。另外，為了躲避電力系統(tǒng)工頻信號(hào)和各種諧波信號(hào)的干擾，選擇兩個(gè)諧波之間的頻率作為外加正弦信號(hào)的工作頻率。由于工作頻率與諧波頻率很接近，探測(cè)儀要濾除諧波信號(hào)，提取外加的工作信號(hào)，就十分困難。這些都影響到這種裝置的探測(cè)效果。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度的小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路的故障選線方法。
本發(fā)明故障選線方法由信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)探測(cè)儀兩部分組成。
當(dāng)繼電保護(hù)檢測(cè)到發(fā)生單相接地短路時(shí)，信號(hào)發(fā)生器通過TV二次側(cè)向故障相發(fā)送一種脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的脈沖寬度小于5毫秒；脈沖周期大于20毫秒；脈沖寬度和脈沖周期可手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。信號(hào)發(fā)生器按一定的時(shí)間間隔發(fā)出N種不同周期的脈沖信號(hào)，其中N≥2。
信號(hào)探測(cè)儀測(cè)量各條線路脈沖信號(hào)幅值的大小，脈沖信號(hào)幅值最大者為故障線路。對(duì)應(yīng)N種周期的脈沖信號(hào)分別選出N種結(jié)果，當(dāng)M種結(jié)果為同一條線路時(shí)，其中M≥(2N/3)，信號(hào)探測(cè)儀指定該線路為故障線路。


圖11---表示信號(hào)發(fā)生器；2---表示信號(hào)探測(cè)儀；3---表示電力系統(tǒng)變壓器。
圖1示出信號(hào)發(fā)生器的三個(gè)輸出端分別與母線上電壓互感器TV二次側(cè)a、b、c相的連接方式。信號(hào)發(fā)生器通過TV二次側(cè)向故障相發(fā)送一種外加脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的流向如圖中虛線所示。圖1還表示信號(hào)探測(cè)儀從輸電線路的零序TA接收脈沖信號(hào)的一種方式。
圖2表示信號(hào)發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)的波形。其中t1表示脈沖寬度；t2表示脈沖周期。
圖3表示信號(hào)發(fā)生器發(fā)出N種不同周期脈沖信號(hào)的波形。
圖4為信號(hào)探測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。其中SXn表示輸入；A1表示濾波與脈沖信號(hào)提取單元；A2表示放大單元；A3表示幅值比較與判斷單元；A4表示輸出顯示單元。
具體實(shí)施方式
圖1示出信號(hào)發(fā)生器的三個(gè)輸出端分別與母線上電壓互感器TV二次側(cè)a、b、c相的連接方式。繼電保護(hù)測(cè)量TV二次側(cè)a、b、c三相電壓的大小，當(dāng)某一相電壓下降，另兩相電壓升高時(shí)，判別電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路，并且電壓下降的相別為故障相別。當(dāng)繼電保護(hù)檢測(cè)到發(fā)生單相接地短路時(shí)，信號(hào)發(fā)生器通過TV二次側(cè)向故障相發(fā)送一種圖2所示的脈沖信號(hào)如果信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的是正弦交流信號(hào)，則正弦交流信號(hào)功率愈大，信號(hào)的電流幅值就愈大；信號(hào)的電流幅值愈大，愈有利于信號(hào)探測(cè)儀的檢測(cè)；故障選線的靈敏度和可靠性就愈高。由于電壓互感器TV的額定功率有限，信號(hào)發(fā)生器送給TV的正弦交流信號(hào)功率不可能很大，電流的幅值也不可能很大。然而，如果信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的不是正弦交流信號(hào)，而是脈沖信號(hào)，并且脈沖信號(hào)的寬度t1較窄，則在同等功率條件下，信號(hào)的幅值就可大大加大。信號(hào)探測(cè)儀檢測(cè)的是外加信號(hào)的電流幅值，外加的脈沖信號(hào)寬度較小但幅值很大，可大大提高故障選線裝置的靈敏度。
TV的中性點(diǎn)接地，外加的脈沖信號(hào)在TV的接地點(diǎn)和單相短路接地點(diǎn)之間形成電流回路，脈沖信號(hào)的流向如圖1中虛線所示，故障線路的脈沖電流較大。非故障線路有脈沖泄漏電流，電流比較小。比較所有線路的脈沖電流大小，脈沖電流最大者為故障線路。
圖1表示信號(hào)探測(cè)儀從輸電線路的零序TA接收脈沖信號(hào)的一種方式。零序電流互感器TA的輸出接至信號(hào)探測(cè)儀的輸入端SXn(n＝1，2，…N)。信號(hào)探測(cè)儀可以多種方式實(shí)現(xiàn)。圖3示出信號(hào)探測(cè)儀的一種結(jié)構(gòu)。零序電流互感器感應(yīng)輸電線路中的脈沖信號(hào)和其他交流電流信號(hào)，并送至信號(hào)探測(cè)儀的輸入端SXn(n＝1，2，…N)。信號(hào)探測(cè)儀的A1濾除工頻分量、各次諧波分量和各種干擾信號(hào)，提取信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)。工作的脈沖信號(hào)經(jīng)A2放大電路放大，送至A3比較電路。比較電路選出脈沖信號(hào)最大者，為該周期脈沖信號(hào)選出的故障線路，并送至儲(chǔ)存單元。對(duì)應(yīng)N種周期的脈沖信號(hào)分別選出N種結(jié)果，當(dāng)M種結(jié)果為同一條線路時(shí)，其中M≥(2N/3)，信號(hào)探測(cè)儀指定該線路為故障線路。A4顯示故障線路。
電力系統(tǒng)中的干擾信號(hào)，主要是各種高次諧波，要把一種與諧波頻率很接近，又與諧波具有相同特征的正弦交變電流信號(hào)檢測(cè)出來是十分困難的。要把諧波正弦交流信號(hào)和脈沖信號(hào)分辨出來就容易多了。采用脈沖信號(hào)作為外加工作信號(hào)，能夠提高信號(hào)探測(cè)儀的檢測(cè)靈敏度。
電力系統(tǒng)中存在著某種周期的脈沖干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)的周期可能與信號(hào)發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)的周期相同，如果信號(hào)探測(cè)儀只用一種周期脈沖信號(hào)選出故障線路，其結(jié)果必然是錯(cuò)誤的。采用信號(hào)發(fā)生器發(fā)出多種不同周期的脈沖信號(hào)，信號(hào)探測(cè)儀根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定故障線路的方法，可提高故障選線裝置的正確性。
由于電壓互感器TV對(duì)脈沖信號(hào)的傳變是利用了電感的暫態(tài)過程，不同脈沖寬度t1的脈沖信號(hào)在不同的電力系統(tǒng)中的傳變效果是不一樣的。針對(duì)不同的電力系統(tǒng)，調(diào)整脈沖信號(hào)的脈沖寬度t1，可以使脈沖信號(hào)的傳變效果和故障選線裝置的整體靈敏度達(dá)到最佳。
權(quán)利要求
1.一種用于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路的故障選線方法，故障選線方法由信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)探測(cè)儀兩部分組成，其特征在于信號(hào)發(fā)生器通過TV二次側(cè)向故障相發(fā)送一種脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的脈沖寬度小于5毫秒；脈沖周期大于20毫秒；脈沖寬度和脈沖周期可手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)發(fā)生器，其特征在于信號(hào)發(fā)生器按一定的時(shí)間間隔發(fā)出N種不同周期的脈沖信號(hào)，其中N≥2。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路的故障選線方法。本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度的故障選線方法。本發(fā)明故障選線方法由信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)探測(cè)器兩部分組成。當(dāng)繼電保護(hù)檢測(cè)到發(fā)生單相接地短路時(shí)，信號(hào)發(fā)生器通過TV二次側(cè)向故障相發(fā)送一種脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的脈沖寬度小于5毫秒；脈沖周期大于20毫秒；脈沖寬度和脈沖周期可手動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)。信號(hào)發(fā)生器按一定的時(shí)間間隔發(fā)出N種不同周期的脈沖信號(hào)，其中N≥2。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1564007SQ20041002401
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者李曉明 申請(qǐng)人:山東大學(xué)