專利名稱：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法。本發(fā)明還涉及用所述方法的裝置。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)直接聯(lián)系用戶，其可靠供電能力和供電質(zhì)量既是電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的直接體現(xiàn)，又對(duì)應(yīng)著不可估量的社會(huì)效益。在配電網(wǎng)線路中通常批量安裝故障指示器，可以有效地解決配網(wǎng)故障查找的難題，從而大大縮短故障停電時(shí)間，提高供電可靠性。故障指示器的接地(短路)故障檢測(cè)通常是通過電磁感應(yīng)方法測(cè)量線路中的電流突變及持續(xù)時(shí)間判斷故障，或者通過首半波/5次諧波突變量化單一判斷故障。
五次諧波的檢測(cè)原理為當(dāng)線路發(fā)生接地的時(shí)候，首先接地相的電壓會(huì)降低，另外，由于發(fā)生接地，架空線和地面之間形成的虛擬電容被擊穿，線路中的五次諧波分量會(huì)發(fā)生變化，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)滿足這兩個(gè)條件，故障指示器認(rèn)為線路發(fā)生了接地，指示器動(dòng)作。
首半波的檢測(cè)原理當(dāng)線路發(fā)生接地的時(shí)候，同樣接地相的電壓會(huì)降低；另外，虛擬電容被擊穿。所不同之處是采樣的數(shù)據(jù)不同，首半波檢測(cè)原理是檢測(cè)電容擊穿瞬間的暫態(tài)電流的直流分量，采樣接地瞬間的電容電流與接地瞬間的電壓首半波然后進(jìn)行比較，當(dāng)接地瞬間的電容電流突變并且大于一定的數(shù)值，并且與接地瞬間的電壓首半波同相，同時(shí)接地相的電壓降低，則判斷為接地，否則認(rèn)為沒有發(fā)生接地。
中性點(diǎn)投切電阻原理裝設(shè)于變電站內(nèi)部或外部，由電阻器、開關(guān)、熔絲等一次設(shè)備以及控制器組成?？刂破鲗?duì)變電站內(nèi)母線電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到母線零序電壓發(fā)生改變，以及故障相電壓降低，非故障相電壓升高等單相接地故障的特征后，依據(jù)裝置啟動(dòng)判據(jù)，確認(rèn)單相接地故障發(fā)生，控制電阻投切裝置完成電阻(接地信號(hào)源)的接入和斷開。
用以上方法的單獨(dú)檢測(cè)不可靠，經(jīng)常誤動(dòng)或拒動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法，提高了接地故障判斷的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下
一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法，包括以下步驟
(1)實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)線路的電流量；
(2)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由小電流接地系統(tǒng)中變電站的保護(hù)裝置控制電阻投切裝置切入負(fù)載電阻，并控制切入和斷開負(fù)載電阻的頻率，獲得投切電阻所產(chǎn)生的電流波形信號(hào)；
(3)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的交流基波進(jìn)行正負(fù)半波分離；
(4)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的五次諧波進(jìn)行正負(fù)半波分離；
(5)將基波正、負(fù)半波的首半波分別對(duì)應(yīng)與五次諧波正、負(fù)半波的首半波進(jìn)行對(duì)比；
(6)當(dāng)基波正、負(fù)半波的首半波分別與五次諧波正、負(fù)半波的首半波同相，并且基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形一致時(shí)，則判定發(fā)生單相接地故障。
本發(fā)明的另一個(gè)目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置，包括故障指示器，該故障指示器包括
采樣單元，用于采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量；
信號(hào)分離單元，用于將接地故障的線路中的交流基波、五次諧波的正負(fù)半波分罔；
CPU信號(hào)處理單元，用于對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且用于對(duì)比分析基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形；
故障指示執(zhí)行單元，用于輸出故障信號(hào)及作出故障指示；
本發(fā)明所述采樣單元、信號(hào)分離單元、CPU信號(hào)處理單元、故障指示執(zhí)行單元依次相連，所述采樣單元采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量，再通過信號(hào)分離單元將單相接地故障線路的電流的基波、五次諧波的正負(fù)半波分離，由CPU 信號(hào)處理單元對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且同時(shí)分析對(duì)比基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形作出故障判定，最后通過故障指示執(zhí)行單元將故障信號(hào)輸出及發(fā)出故障指示。
本發(fā)明所述故障指示器還包括用于獲取故障接地相交流電場(chǎng)強(qiáng)度的交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器，該交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器與CPU信號(hào)處理單元相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提高了線路接地故障判斷的準(zhǔn)確性，縮短了故障查尋時(shí)間；減少了配網(wǎng)線路的日常維護(hù)工作量，提高了工作效率，確保了配網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明故障指示器的組成及連接示意圖2是投切電阻的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法實(shí)施例，包括以下步驟
(1)實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)線路的電流量；
(2)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由小電流接地系統(tǒng)中變電站的保護(hù)裝置控制電阻投切裝置切入負(fù)載電阻，并控制切入和斷開負(fù)載電阻的頻率，獲得投切電阻所產(chǎn)生的電流波形信號(hào)(如圖2所示)，該電流波形信號(hào)稱為投切電阻信號(hào)源；
(3)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的交流基波進(jìn)行正負(fù)半波分離；
(4)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的五次諧波進(jìn)行正負(fù)半波分離；
(5)將基波正、負(fù)半波的首半波分別對(duì)應(yīng)與五次諧波正、負(fù)半波的首半波進(jìn)行對(duì)比；
(6)當(dāng)基波正、負(fù)半波的首半波分別與五次諧波正、負(fù)半波的首半波同相，并且基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形一致時(shí)，則判定發(fā)生單相接地故障。
如圖1所示的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置實(shí)施例，包括故障指示器，該故障指示器包括
采樣單元，用于采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量；
信號(hào)分離單元，用于將接地故障的線路中的交流基波、五次諧波的正負(fù)半波分 1 ；
CPU信號(hào)處理單元，用于對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且用于對(duì)比分析基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形；
故障指示執(zhí)行單元，用于輸出故障信號(hào)及作出故障指示；
本發(fā)明所述采樣單元、信號(hào)分離單元、CPU信號(hào)處理單元、故障指示執(zhí)行單元依次相連，所述采樣單元采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量，再通過信號(hào)分離單元將單相接地故障線路的電流的基波、五次諧波的正負(fù)半波分離，由CPU 信號(hào)處理單元對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且同時(shí)分析對(duì)比基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形作出故障判定，最后通過故障指示執(zhí)行單元將故障信號(hào)輸出及發(fā)出故障指示。本故障指示器還包括用于獲取故障接地相交流電場(chǎng)強(qiáng)度的交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器，該交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器與CPU信號(hào)處理單元相連。該交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器非接觸地安裝，不與負(fù)荷設(shè)備發(fā)生直接聯(lián)系。當(dāng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器將檢測(cè)到線路中的電場(chǎng)變化以及電壓的跌落。
在變電站IOKV中性點(diǎn)處設(shè)置電阻投切裝置(或稱信號(hào)源裝置、接地信號(hào)源裝置)， 在IOkv線路上每間隔一段距離設(shè)置故障指示器和采集終端。當(dāng)故障發(fā)生后，戶外信號(hào)源裝置控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)的采樣結(jié)果，檢測(cè)到零序電壓的變化，依據(jù)啟動(dòng)判據(jù)判斷單相接地故障發(fā)生，經(jīng)延時(shí)后在IOkv中性點(diǎn)處按照以下具體方法短時(shí)投切負(fù)載電阻檢測(cè)到零序電壓的變化，依據(jù)啟動(dòng)判據(jù)判斷單相接地故障發(fā)生，經(jīng)5秒延時(shí)后投入負(fù)載電阻，負(fù)載電阻投入保持時(shí)間為1秒，保持時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束后切除電阻器，經(jīng)1秒延時(shí)后第二次投入負(fù)載電阻，再經(jīng)過1秒鐘保持時(shí)間后再次切除負(fù)載電阻，完成整個(gè)的負(fù)載電阻投切操作。整個(gè)操作過程從判定故障發(fā)生到操作完畢歷時(shí)8秒鐘時(shí)間。通過上述操作，電阻投切裝置為故障指示器提供具有故障特征的電流量進(jìn)行故障判定。
本故障指示器通過信號(hào)分離單元實(shí)現(xiàn)的交流半波分離過程中，將5次諧波檢測(cè)和首半波檢測(cè)相結(jié)合，并增加交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的檢測(cè)作為接地故障判定的輔助因數(shù)，并同時(shí)再與線路中性點(diǎn)投切電阻信號(hào)源進(jìn)行檢測(cè)，判別由投切電阻產(chǎn)生的電流波形，經(jīng)CPU信號(hào)處理單元的結(jié)合判斷，來最終判定是否有接地故障的發(fā)生，多項(xiàng)判定的檢測(cè)方法相結(jié)合有效地提高了接地故障判別的準(zhǔn)確率。
因此，故障指示器具備五次諧波檢測(cè)、首半波檢測(cè)和電壓跌落檢測(cè)功能。故障指示器平時(shí)工作在休眠狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到五次諧波分量、首半波突變量或檢測(cè)到電壓較額定值跌落超過50%時(shí)，從休眠狀態(tài)喚醒，并進(jìn)入電流檢測(cè)狀態(tài)，經(jīng)采樣單元采樣電流量。故障指示器此時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)電流值，如果故障指示器檢測(cè)到的電流值的變化波形與電阻投切裝置所產(chǎn)生的電流波形一致，并且基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波同相，那么故障指示器認(rèn)為故障存在，發(fā)出指示閃光，并通過無線方式將故障信息上報(bào)接收基站，再由接收基站通過GPRS無線公網(wǎng)方式上傳主站。
采集終端接收到故障指示器上報(bào)的故障事件后，將信息通過無線公網(wǎng)通信方式上報(bào)給監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)收集所有采集終端的上報(bào)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，從而還可實(shí)現(xiàn)對(duì)單相接地故障的診斷與定位。
權(quán)利要求
1.一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法，其特征在于包括以下步驟(1)實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)線路的電流量；(2)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由小電流接地系統(tǒng)中變電站的保護(hù)裝置控制電阻投切裝置切入負(fù)載電阻，并控制切入和斷開負(fù)載電阻的頻率，獲得投切電阻所產(chǎn)生的電流波形信號(hào)；(3)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的交流基波進(jìn)行正負(fù)半波分離；(4)對(duì)配電系統(tǒng)中發(fā)生所述接地故障的線路中的五次諧波進(jìn)行正負(fù)半波分離；(5)將基波正、負(fù)半波的首半波分別對(duì)應(yīng)與五次諧波正、負(fù)半波的首半波進(jìn)行對(duì)比；(6)當(dāng)基波正、負(fù)半波的首半波分別與五次諧波正、負(fù)半波的首半波同相，并且基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形一致時(shí)，則判定發(fā)生單相接地故障。
2.—種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置，其特征在于包括故障指示器，該故障指示器包括采樣單元，用于采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量；信號(hào)分離單元，用于將接地故障的線路中的交流基波、五次諧波的正負(fù)半波分離；CPU信號(hào)處理單元，用于對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且用于對(duì)比分析基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形；故障指示執(zhí)行單元，用于輸出故障信號(hào)及作出故障指示；所述采樣單元、信號(hào)分離單元、CPU信號(hào)處理單元、故障指示執(zhí)行單元依次相連，所述采樣單元采集發(fā)生單相接地故障線路的電流量及投切電阻所產(chǎn)生的電流量，再通過信號(hào)分離單元將單相接地故障線路的電流的基波、五次諧波的正負(fù)半波分離，由CPU信號(hào)處理單元對(duì)比分析基波正、負(fù)半波的首半波與五次諧波正、負(fù)半波的首半波，并且同時(shí)分析對(duì)比基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形作出故障判定，最后通過故障指示執(zhí)行單元將故障信號(hào)輸出及發(fā)出故障指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置，其特征在于所述故障指示器還包括用于獲取故障接地相交流電場(chǎng)強(qiáng)度的交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器，該交流電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器與CPU信號(hào)處理單元相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定方法，包括以下步驟(1)實(shí)時(shí)同步采集小電流接地系統(tǒng)線路的電流量；(2)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，獲得投切電阻所產(chǎn)生的電流波形信號(hào)；(3)對(duì)發(fā)生接地故障的線路中的交流基波進(jìn)行正負(fù)半波分離；(4)對(duì)發(fā)生接地故障的線路中的五次諧波進(jìn)行正負(fù)半波分離；(5)將基波正、負(fù)半波的首半波分別對(duì)應(yīng)與五次諧波正、負(fù)半波的首半波進(jìn)行對(duì)比；(6)當(dāng)基波正、負(fù)半波的首半波分別與五次諧波正、負(fù)半波的首半波同相，并且基波波形與投切電阻所產(chǎn)生的電流波形一致時(shí)，則判定發(fā)生單相接地故障。本發(fā)明還公開了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判定裝置，包括故障指示器，本發(fā)明可提高接地故障判斷的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102540012SQ201110424459
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者彭元泉, 王俊豐 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司佛山供電局