專利名稱：雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)故障檢測和繼電保護(hù)裝置，具體涉及中壓雙電源環(huán)形供電網(wǎng)的單相接地故障的檢測方法和選擇性保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
申請人依據(jù)自己發(fā)明的“零序電流(基波)時序鑒別法則”于2002年6月10日申請了實(shí)用新型專利“小電流接地系統(tǒng)單相接地選線裝置”(專利號ZL02237567.8)，和發(fā)明專利“小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法和裝置”(公開號CN1453916)，2005年1月14日又申請了實(shí)用新型專利“諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置”(專利號ZL200520080013.0)。上述專利主要由以時序鑒別器為核心的單相接地選線模塊以及外圍電路組成。該技術(shù)方案用“時序鑒別法則”解決了中性點(diǎn)不接地(無補(bǔ)償)電網(wǎng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償電網(wǎng)的單相接地漏電保護(hù)的準(zhǔn)確選線問題。但以上專利產(chǎn)品和國內(nèi)外其他選線原理的同類產(chǎn)品一樣，只適用于單電源放射式電網(wǎng)饋出線的單相接地故障選線。電力系統(tǒng)中還有雙電源環(huán)形配電網(wǎng)、多電源網(wǎng)格式配電網(wǎng)，申請人還沒有發(fā)現(xiàn)能解決這類復(fù)雜配電網(wǎng)的單相接地故障的選線技術(shù)與保護(hù)裝置。
發(fā)明的內(nèi)容本申請的目的，是為解決雙電源供電網(wǎng)或環(huán)形配電網(wǎng)的單相接地故障選線問題，在現(xiàn)有單電源放射式電網(wǎng)單相接地故障選線的上述專利基礎(chǔ)上，發(fā)明一種適用于雙電源供電網(wǎng)或閉環(huán)運(yùn)行環(huán)形配電網(wǎng)的單相接地故障選線方法及裝置。該發(fā)明不論單相接地故障是發(fā)生在該電網(wǎng)的饋出線，還是發(fā)生在某一電源線，或者發(fā)生在母線上，都能準(zhǔn)確檢出和指明故障所在的線路。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，采用零序電流(基波)“時序鑒別法則”進(jìn)行單相接地故障選線，本選線方法的實(shí)施步驟是1、設(shè)定單相接地故障線路I0的時序鑒別法則，法則規(guī)定I0的上升沿滯后U0J(用U0J+或U0J-視具體情況而定)的上升沿，同時超前U0J的下降沿，即I0的上升沿必須在U0J的上升沿和下降沿之間，而I0的下降沿必須滯后U0J的下降沿約0～180度；I0和U0J的這種時序關(guān)系通過設(shè)置有時序鑒別法則的單片計(jì)算機(jī)，或者現(xiàn)代可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)。
2、從三相電壓母線上的電壓互感器TV開口三角側(cè)取出零序電壓信號u0，經(jīng)小變壓器ST降壓、進(jìn)入接地選線模塊后分成三路，第一路經(jīng)濾波、移相、鑒幅、整形、光隔，形成方波信號U0F，作為零序電壓的比幅信號；另兩路經(jīng)濾波、移相、整形、光隔，形成相位相反的基準(zhǔn)電壓信號U0J+、U0J-，用以作為時序鑒別的基準(zhǔn)信號。U0J+、U0J-和U0f分別送入時序鑒別器的對應(yīng)輸入端。
3、從三相母線的各電源進(jìn)線和各饋出線上的零序電流互感器TA0二次側(cè)取出零序電流信號i0，經(jīng)I/U變換后進(jìn)入接地選線模塊，然后經(jīng)濾波、鑒幅、整形、光隔，形成脈寬和相位不確定的方波。其脈寬隨著i0(正弦波)的幅值大小可在0～180度之間變化，I0方波相對U0J的相位隨著三相電網(wǎng)是無補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)某潭燃s在0～170度之間變化；各I0方波信號送入時序鑒別器的對應(yīng)輸入端。
4、當(dāng)某一饋出線路或電源線或母線發(fā)生單相接地故障時，時序鑒別器根據(jù)設(shè)定的I0與U0J的時序關(guān)系，依據(jù)時序鑒別法則，對接于同一母線上的各進(jìn)出線路的I0逐一進(jìn)行時序鑒別，若為非故障線路，對應(yīng)的時序鑒別電路無信號輸出；若為故障線路，則該線路的時序鑒別電路輸出警示信號，通過驅(qū)動電路發(fā)出聲光報警，并由發(fā)光管指出故障線路(必要時還可以使斷路器跳閘)，還可由數(shù)字顯示器顯示故障線路編號。
為實(shí)現(xiàn)上述方法，本申請發(fā)明了雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線裝置，該裝置的構(gòu)造是它包括現(xiàn)有的饋出線單線接地選線模塊以及外圍電路，其特征還包括1、環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊，該模塊由時序鑒別器，母線的零序電壓信號電路，兩路電源進(jìn)線的零序電流信號電路，兩路(或兩路以上)饋出線零序電流信號電路，兩路電源進(jìn)線U、W兩相的負(fù)載電流信號電路和輸出電路等組成。其中(1)上述時序鑒別器由設(shè)置了時序鑒別法則的邏輯電路或單片機(jī)構(gòu)成，邏輯電路可以用復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC。
(2)上述的零序電壓信號電路是從輸入插座CZ1接出后，先經(jīng)總的移相和濾波，接著分三個支路，第一支路再經(jīng)移相、鑒幅、整形、光電隔離后形成U0F信號，輸入到時序鑒別器的U0F輸入端；第二支路與第三支路再經(jīng)移相、整形、光電隔離后形成相位相反的U0J信號，分別接到時序鑒別器的U0J+、U0J-輸入端。
(3)上述所有電源進(jìn)線和饋出線的零序電流信號電路，分別從輸入插座CZ1接入后，經(jīng)濾波、鑒幅、整形、光電隔離后，聯(lián)接到時序鑒別器的對應(yīng)輸入端；(4)上述電源進(jìn)線U、W兩相負(fù)荷電流信號電路，分別從輸入插座CZ1接入后，經(jīng)濾波、整形、光電隔離后，聯(lián)接至?xí)r序鑒別器的對應(yīng)輸入端；(5)上述時序鑒別器分三組輸出，第一組輸出線接發(fā)光二極管的驅(qū)動電路，第二組接控制數(shù)字顯示電路，第三組接單片機(jī)接口；每組輸出八路信號，八路信號中有兩路指示電源線接地故障，一路指示母線及母線以下饋出線接地故障；兩路指示具體饋出線的接地故障；還有兩路指示兩電源進(jìn)線具體運(yùn)行狀態(tài)(通電或停電)；一路指示該環(huán)形電網(wǎng)是雙電源供電還是單電源供電(當(dāng)一個電源停電或檢修)。
2、外圍電路(1)電壓互感器TV二次開口三角繞組輸出的零序電壓u0信號經(jīng)小變壓器降壓后，分別接入“環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊”和“饋出線通用單相接地選線模塊”的輸入插座CZ1；(2)電源進(jìn)線和兩路饋出線上零序電流互感器TA0二次信號I0經(jīng)負(fù)載電阻R作I/V變換后，分別接到“環(huán)網(wǎng)時序鑒別器”的對應(yīng)輸入端；其余饋出線的I0信號接入“饋出線通用單相接地選線模塊”。
(3)環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊的輸出插座CZ2與八只發(fā)光二極管連接；輸出插座CZ3與接地故障信息的數(shù)字顯示電路及語音報警電路連接；輸出插座CZ4與單片機(jī)的STD總線聯(lián)接，單片機(jī)還可連接漢字顯示器、微型打印機(jī)及串行通訊接口。
本技術(shù)方案的積極效果是1、采用零序基波時序鑒別原理進(jìn)行單相接地故障選線，不僅解決了雙電源供電電網(wǎng)或閉環(huán)運(yùn)行環(huán)形電網(wǎng)中配電所饋出線的單相接地故障選線問題，而且解決了單相接地發(fā)生在電源線或母線的故障選線問題；且不論該電網(wǎng)是屬于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，還是中性點(diǎn)經(jīng)高組接地或經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)，都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障選線。
2、將雙電源供電網(wǎng)或閉環(huán)運(yùn)行環(huán)形電網(wǎng)的單相接地故障選線分為“饋出線通用單相接地選線”和“環(huán)網(wǎng)專用單相接地選線”兩部分，既利用了現(xiàn)有專利ZL200520080013.0，方便地解決了饋出線單相接地選線的共性問題，又使發(fā)生在雙電源環(huán)網(wǎng)配電所電源線和母線上的單相接地故障選線的特殊性問題重點(diǎn)突出、易于解決。


圖1是由一塊“環(huán)網(wǎng)專用單相接地選線模塊”為核心，加一塊“饋出線通用單相接地選線模塊”構(gòu)成的雙電源環(huán)形電網(wǎng)單相接地選線裝置原理框圖；圖2是圖1中“環(huán)網(wǎng)專用單相接地選線模塊”電路原理圖；圖3是圖2中環(huán)網(wǎng)專用單相接地選線模塊中電源線單相接地的組合式時序鑒別電路；圖4是另一種環(huán)網(wǎng)專用單相接地選線模塊中母線及母線以下各饋出線單相接地的組合式時序鑒別電路。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)以圖1、圖2、圖3說明本申請的一個實(shí)施例。
本實(shí)施例主要用來監(jiān)護(hù)電源進(jìn)線的單相接地故障，核心器件是環(huán)網(wǎng)專用時序鑒別器VC1。
圖1中的“饋出線通用單相接地選線模塊”及外圍電路，與專利ZL200520080013.0諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置中的“單相接地選線模塊”構(gòu)成原理相同，接線方法相似不再詳述。
圖1中，還包括環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊(如圖2所示)，以及小變壓器ST。U0經(jīng)變壓器ST降壓后輸出線接入環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊的CZ1插座，兩路電源線和兩路饋出線的零序電流互感器二次信號I0經(jīng)I/V變換后也接入CZ1插座，環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊的CZ2插座分別接至各支路發(fā)光管LED指示，環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊的CZ3插座分別接到接地故障線路的數(shù)字顯示電路和語音報警電路；CZ4插座經(jīng)STD BUS(總線)接到單片單板機(jī)，由單片單板機(jī)控制故障信息的打印記錄、漢字顯示和串行通訊。
附圖2所示的環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊中，由一塊專用集成電路VC1(ASIC)構(gòu)成時序鑒別器，時序鑒別器包括多個不同功用的時序鑒別電路(詳細(xì)電路如圖3、圖4所示)。VC1的輸入端從CZ1接入母線U0信號線，U0信號線經(jīng)過總的移相及濾波電路(由W1、R14、R15、R16和C5、C6、IC5-2組成)，然后分成三個支路第一支路依次經(jīng)過移相電路(由W2、R7、R8、R9、C3、C4和IC5-1組成)、鑒幅及整形電路(由R10、R11和IC6組成)、光隔耦合電路(由R12、R13和IC7-1組成)，電聯(lián)接后輸出U0F信號接入專用集成電路VC1的45號引腳；第二支路依次經(jīng)整形電路(由R17、R18和IC5-3組成)、光隔耦合電路(由R19、R20和IC7-3組成)，電聯(lián)接后輸出U0J+信號接入專用集成電路VC1的47號引腳；第三支路依次經(jīng)整形電路(由R21、R22和IC5-4組成)、光隔耦合電路(由R23、R24和IC7-2組成)，電聯(lián)接后輸出U0J-信號接入專用集成電路VC1的46號引腳；VC1的輸入端還從插座CZ1分別接入兩路電源線零序電流信號I0I、I0II信號線，兩路饋出線零序電流I01、I02信號線和兩路電源線負(fù)荷電流IUI、IWI、IUII、IWII信號線，經(jīng)過各自的濾波、鑒幅、整形、光隔電路(其中負(fù)荷電流信號省去鑒幅環(huán)節(jié))，電聯(lián)接后分別接入專用集成電路VC1的37～40和48～51八個引腳；VC1的71～78號引腳分別接輸出插座CZ3各個引腳；VC1的11～18號引腳分別接輸出插座CZ4各個引腳；VC1的53～60引腳接集成電路2803驅(qū)動器(IC9)的01～08引腳，IC9的11～18引腳分別經(jīng)電阻R27接到插座CZ2；VC1的35引腳經(jīng)雙排插針CZ5接譯碼器(IC10)，IC10的5號引腳經(jīng)雙排插針CZ6接入譯碼器IC11的15號引腳，IC10的引腳1、2、3、4、6引腳和IC11的1、2、3、4、5、6號引腳接到STD總線；VC1的32號引腳接到NE555(IC8)的03引腳；VC1的33引腳經(jīng)插座CZ8和R28接正5V電源和經(jīng)插座CZ7接到STD總線；CZ1插座R3的引腳連接到VC1的52引腳。
需要進(jìn)一步說明的是，在時序鑒別器VC1電路中包括多個不同功能的時序鑒別電路，按功用不同分為饋出線、電源進(jìn)線和母線三種類型。
下面根據(jù)圖3說明電源進(jìn)線組合式時序鑒別電路的構(gòu)造原理。
圖3中的輸入信號I0I、I0II、U0J+、U0J-與附圖2中的芯片VC1引腳51、48、47、46對應(yīng)聯(lián)接，電源線路dyI發(fā)生單相接地故障時(高電平有效)，時序鑒別電路輸出信號，輸出的信號再分三個支路，分別接圖2中芯片VC1的輸出引腳78腳yin-dyI、53腳LDE-dyI、11腳JSJ-dyI。
圖4是用于檢測母線或母線以下各路饋出線發(fā)生單相接地故障的“組合式時序鑒別電路”，它與圖3中的結(jié)構(gòu)原理基本相同，僅僅是將圖3中的U0J-信號換成U0J+，它的輸出端指示單相接地故障發(fā)生在母線mx上或母線下屬各饋出線上(各饋出線分別有各自的故障選線的時序鑒別電路)。
權(quán)利要求
1.一種雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線方法，它采用零序電流“時序鑒別法則”進(jìn)行單相接地故障選線，具體步驟是
(1)設(shè)定單相接地故障線路I0的時序鑒別法則，法則規(guī)定I0的上升沿滯后U0.1的上升沿，同時超前U0.1的下降沿，即I0的上升沿必須在U0.1的上升沿和下降沿之間，而I0的下降沿必須滯后U0的下降沿約0～180度；I0和U0.1的這種時序關(guān)系通過設(shè)置有時序鑒別法則的單片計(jì)算機(jī)，或者現(xiàn)代可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)；(2)從三相電壓母線上的電壓互感器TV開口三角側(cè)取出零序電壓信號u0，經(jīng)小變壓器ST降壓、進(jìn)入接地選線模塊后分成三路，第一路經(jīng)濾波、移相、鑒幅、整形、光隔，形成方波信號Uor，作為零序電壓的比幅信號；另兩路經(jīng)濾波、移相、整形、光隔，形成相位相反的基準(zhǔn)電壓信號U0.1+、U0.1-，用以作為時序鑒別的基準(zhǔn)信號，U0.1+、U0.1-和U0.1-分別送入時序鑒別器的對應(yīng)輸入端；(3)從三相母線的各電源進(jìn)線和各饋出線上的零序電流互感器TA0二次側(cè)取出零序電流信號i0，經(jīng)I/U變換后進(jìn)入接地選線模塊，然后經(jīng)濾波、鑒幅、整形、光隔，形成脈寬和相位不確定的方波。其脈寬隨著i0的幅值大小可在0～180度之間變化，I0方波相對U0.1的相位隨著三相電網(wǎng)是無補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)某潭燃s在0～170度之間變化；各I0方波信號送入時序鑒別器的對應(yīng)輸入端；(4)當(dāng)某一饋出線路或電源線或母線發(fā)生單相接地故障時，時序鑒別器根據(jù)設(shè)定的I0與U0.1的時序關(guān)系，依據(jù)時序鑒別法則，對接于同一母線上的各進(jìn)出線路的I0逐一進(jìn)行時序鑒別，若為非故障線路，對應(yīng)的時序鑒別電路無信號輸出；若為故障線路，則該線路的時序鑒別電路輸出警示信號，通過驅(qū)動電路發(fā)出聲光報警，并由發(fā)光管指出故障線路，還可由數(shù)字顯示器顯示故障線路編號。
2.一種雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線裝置，它包括的饋出線單線接地選線模塊以及外圍電路，其特征還包括(1)環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊，該模塊由時序鑒別器，母線的零序電壓信號電路，兩路電源進(jìn)線的零序電流信號電路，至少兩路饋出線零序電流信號電路，兩路電源進(jìn)線U、W兩相的負(fù)載電流信號電路和輸出電路組成；其中①上述時序鑒別器由設(shè)置了時序鑒別法則的邏輯電路或單片機(jī)構(gòu)成，邏輯電路可以用復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC；②上述的零序電壓信號電路是從輸入插座CZ1接出后，先經(jīng)總的移相和濾波，接著分三個支路，第一支路再經(jīng)移相、鑒幅、整形、光電隔離后形成UOF信號，輸入到時序鑒別器的U0.1輸入端；第二支路與第三支路再經(jīng)移相、整形、光電隔離后形成相位相反的U0.1信號，分別接到時序鑒別器的U0.1+、U0.1-輸入端；③上述所有電源進(jìn)線和饋出線的零序電流信號電路，分別從輸入插座CZ1接入后，經(jīng)濾波、鑒幅、整形、光電隔離后，聯(lián)接到時序鑒別器的對應(yīng)輸入端；④上述電源進(jìn)線U、W兩相負(fù)荷電流信號電路，分別從輸入插座CZ1接入后，經(jīng)濾波、整形、光電隔離后，聯(lián)接至?xí)r序鑒別器的對應(yīng)輸入端；⑤上述時序鑒別器分三組輸出，第一組輸出線接發(fā)光二極管的驅(qū)動電路，第二組接控制數(shù)字顯示電路，第三組接單片機(jī)接口；每組輸出八路信號，八路信號中有兩路指示電源線接地故障，一路指示母線及母線以下饋出線接地故障；兩路指示具體饋出線的接地故障；還有兩路指示兩電源進(jìn)線具體運(yùn)行狀態(tài)；一路指示該環(huán)形電網(wǎng)是雙電源供電還是單電源供電；(2)外圍電路①電壓互感器TV二次開口三角繞組輸出的零序電壓u0信號經(jīng)小變壓器降壓后，分別接入“環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊”和“饋出線通用單相接地選線模塊”的輸入插座CZ1；②電源進(jìn)線和兩路饋出線上零序電流互感器TA0二次信號I0經(jīng)負(fù)載電阻R作I/V變換后，分別接到“環(huán)網(wǎng)時序鑒別器”的對應(yīng)輸入端；其余饋出線的I0信號接入“饋出線通用單相接地選線模塊”；③環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊的輸出插座CZ2與八只發(fā)光二極管連接；輸出插座CZ3與接地故障信息的數(shù)字顯示電路及語音報警電路連接；輸出插座CZ4與單片機(jī)的STD總線聯(lián)接，單片機(jī)還可連接漢字顯示器、微型打印機(jī)及串行通訊接口。
全文摘要
本申請公開了一種雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線方法，它采用零序電流“時序鑒別法則”進(jìn)行單相接地故障選線，同時公開了一種雙電源環(huán)網(wǎng)單相接地故障選線裝置，它包括的饋出線單線接地選線模塊以及外圍電路，其特征還包括環(huán)網(wǎng)單相接地選線模塊和外圍電路，選線模塊由時序鑒別器，母線的零序電壓信號電路，兩路電源進(jìn)線的零序電流信號電路，至少兩路饋出線零序電流信號電路，兩路電源進(jìn)線U、W兩相的負(fù)載電流信號電路和輸出電路組成。本申請解決了單相接地發(fā)生在電源線或母線的故障選線問題和饋出線單相接地選線的共性問題，又使發(fā)生在雙電源環(huán)網(wǎng)配電所電源線和母線上的單相接地故障選線的特殊性問題重點(diǎn)突出、易于解決。
文檔編號G01R31/08GK101013811SQ200710013438
公開日2007年8月8日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者傅桂興, 付英 申請人:傅桂興