一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，屬于繼電保護(hù)領(lǐng)域。其由依次連接的采樣單元、計(jì)算單元、判定單元和輸出單元構(gòu)成；其采樣單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)出線的三相電壓和零序電流；計(jì)算單元計(jì)算對個(gè)出線零序電流進(jìn)行諧波分析，計(jì)算其三次諧波和基波的幅值和相位；判定單元根據(jù)計(jì)算單元的結(jié)果，比較三次諧波和基波的相位差和幅值比例，如果兩者之間的相位差進(jìn)入預(yù)定的角度范圍，且比例大于預(yù)定的閾值，則判定弧光故障；輸出單元根據(jù)判斷單元的判定結(jié)果，輸出弧光故障檢測結(jié)果。其不僅可以檢測高阻接地故障，還可以實(shí)現(xiàn)只利用剩余電流的信息就能有選擇地在故障線路上動作報(bào)警，而在非故障線路上閉鎖不報(bào)警，進(jìn)而提高供電線路保護(hù)裝置的靈敏性。
【專利說明】 一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種弧光故障檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國電力系統(tǒng)中，把標(biāo)稱電壓IkV及以下的交流電壓等級定義為低壓，把標(biāo)稱電壓IkV以上、330kV以下的交流電壓等級定義為高壓，把標(biāo)稱電壓330kV及以上、IOOOkV以下的交流電壓等級定義為超高壓，把標(biāo)稱電壓IOOOkV及以上的交流電壓等級定義為特高壓；美國電氣和電子工程師協(xié)會(Institute of Electrical and ElectronicEngineers, IEEE)的標(biāo)準(zhǔn)文件中把2.4kV至69kV的電壓等級稱為中壓；我國國家電網(wǎng)公司(State Grid)的規(guī)范性文件中把IkV以上至20kV的電壓等級稱為中壓。
[0003]在高壓系統(tǒng)中，因?yàn)榻拥毓收想妷焊?，故障引起的電流穩(wěn)態(tài)量大，穩(wěn)態(tài)故障特征明顯，這樣的簡化不會對故障檢測帶來很大影響。
[0004]但是在中壓配電系統(tǒng)中，電壓較低，穩(wěn)態(tài)故障電流較小，特征不明顯，加之故障點(diǎn)非金屬性接地，故障點(diǎn)電阻較大，且伴有不穩(wěn)定的間歇性接地，就可能無法產(chǎn)生足夠的故障電流，給保護(hù)裝置檢測接地故障帶來很大困難。
[0005]從上世紀(jì)末期開始的大規(guī)模城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造起，我國沿海大城市陸續(xù)開始把中性點(diǎn)非有效接地的配電系統(tǒng)改為中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)。大型重要電力用戶也已經(jīng)或者準(zhǔn)備采用中性點(diǎn)有效接地的系統(tǒng)接地方式(經(jīng)小電阻接地)，目前這種趨勢還在發(fā)展。
[0006]中性點(diǎn)采用有效接地方式后，如果發(fā)生低阻的短路接地故障時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)/單元中的過電流保護(hù)裝置能立刻動作并切除故障線路，可以有效防止故障的擴(kuò)大和蔓延。而傳統(tǒng)保護(hù)方法難以檢測的高阻接地故障是這類系統(tǒng)中的難點(diǎn)問題。
[0007]弧光故障是電力系統(tǒng)故障的重要特征。
[0008]電弧通道的電阻隨著電弧通道內(nèi)熱量的減小而增大，在交流電流過零點(diǎn)，電弧通道注入的能量為零，電弧可能因此短暫熄滅；當(dāng)電壓逐漸升高，再次擊穿絕緣的時(shí)候電弧電流會重新燃起。
[0009]電弧的存在將對電力設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。
[0010]弧光故障長時(shí)間存在，甚至無法被覺察到，由此會導(dǎo)致觸電甚至火災(zāi)等后果，給人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來重大的損失。因此有必要研究弧光故障檢測技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其將檢測到的剩余電流的基波作為參考量，將剩余電流的三次諧波作為比較量，通過比較兩者之間的相位信息和幅值比例，不僅可以檢測高阻接地故障，還可以實(shí)現(xiàn)只利用剩余電流的信息就能有選擇地在故障線路上動作報(bào)警，而在非故障線路上閉鎖不報(bào)警，進(jìn)而提高供電線路保護(hù)裝置的靈敏性。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是:[0013]所述的檢測裝置由依次連接的采樣單元、計(jì)算單元、判定單元和輸出單元構(gòu)成；
[0014]其中，所述的采樣單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)出線的三相電壓和零序電流；
[0015]所述的計(jì)算單元計(jì)算對個(gè)出線零序電流進(jìn)行諧波分析，計(jì)算其三次諧波和基波的幅值和相位；
[0016]所述的判定單元根據(jù)計(jì)算單元的結(jié)果，比較三次諧波和基波的相位差和幅值比例，如果兩者之間的相位差進(jìn)入預(yù)定的角度范圍，且比例大于預(yù)定的閾值，則判定弧光故障；
[0017]所述的輸出單元根據(jù)判斷單元的判定結(jié)果，輸出弧光故障檢測結(jié)果。
[0018]其所述的零序電流通過設(shè)置在各個(gè)出線上的零序電流互感器獲得。
[0019]其所述的采樣單元實(shí)時(shí)同步采集同一母線上各個(gè)出線的三相電壓和零序電流。
[0020]其所述的采集單元包括低通濾波模塊和AD采樣模塊。
[0021]其所述的計(jì)算單元計(jì)算零序電壓和零序電流三次諧波幅值和相位。
[0022]其所述的判斷單元根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算的電流三次諧波幅值和相位與基波幅值和相位的關(guān)系，進(jìn)行弧光故障判斷。
[0023]其所述三相電壓和零序電流的采樣頻率為ΙΚΗζ。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:根據(jù)零序電流之三次諧波幅值和相位與基波幅值和相位的關(guān)系，進(jìn)行弧光故障判斷，可避免現(xiàn)有中壓供電系統(tǒng)因?yàn)榉€(wěn)態(tài)故障電流較小，特征不明顯，加之故障點(diǎn)非金屬性接地，故障點(diǎn)電阻較大，而無法產(chǎn)生足夠的故障電流，給保護(hù)裝置檢測接地故障所帶來的困難。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明弧光故障檢測裝置的模塊構(gòu)成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027]圖1中，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其所述的檢測裝置由依次連接的采樣單元、計(jì)算單元、判定單元和輸出單元構(gòu)成。
[0028]其中，所述的采樣單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)出線的三相電壓和零序電流。
[0029]所述的計(jì)算單元計(jì)算對個(gè)出線零序電流進(jìn)行諧波分析，計(jì)算其三次諧波和基波的幅值和相位。
[0030]所述的判定單元根據(jù)計(jì)算單元的結(jié)果，比較三次諧波和基波的相位差和幅值比例，如果兩者之間的相位差進(jìn)入預(yù)定的角度范圍，且比例大于預(yù)定的閾值，則判定弧光故障。
[0031]所述的輸出單元根據(jù)判斷單元的判定結(jié)果，輸出弧光故障檢測結(jié)果。
[0032]其所述的零序電流通過設(shè)置在各個(gè)出線上的零序電流互感器獲得。
[0033]其所述的采樣單元實(shí)時(shí)同步采集同一母線上各個(gè)出線的三相電壓和零序電流。
[0034]其所述的采集單元包括低通濾波模塊和AD采樣模塊。
[0035]其所述的計(jì)算單元計(jì)算零序電壓和零序電流三次諧波幅值和相位。
[0036]其所述的判斷單元根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算的電流三次諧波幅值和相位與基波幅值和相位的關(guān)系，進(jìn)行弧光故障判斷。
[0037]其所述三相電壓和零序電流的采樣頻率為ΙΚΗζ。
[0038]當(dāng)發(fā)生弧光故障時(shí)，故障電流將發(fā)生畸變，故障電流的三次諧波成本現(xiàn)狀增加。
[0039]因而，可以通過對故障電流中的三次諧波成分的實(shí)時(shí)采集和檢測，實(shí)現(xiàn)弧光故障檢測。
[0040]由于本發(fā)明將檢測到的剩余電流的基波作為參考量，將剩余電流的三次諧波作為比較量，通過比較兩者之間的相位信息和幅值比例，不僅可以檢測高阻接地故障，還可以實(shí)現(xiàn)只利用剩余電流的信息就能有選擇地在故障線路上動作報(bào)警，而在非故障線路上閉鎖不報(bào)警，進(jìn)而提高供電線路保護(hù)裝置的靈敏性。
[0041]本發(fā)明可廣泛用于中壓供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是: 所述的檢測裝置由依次連接的采樣單元、計(jì)算單元、判定單元和輸出單元構(gòu)成； 其中，所述的采樣單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)出線的三相電壓和零序電流； 所述的計(jì)算單元計(jì)算對個(gè)出線零序電流進(jìn)行諧波分析，計(jì)算其三次諧波和基波的幅值和相位； 所述的判定單元根據(jù)計(jì)算單元的結(jié)果，比較三次諧波和基波的相位差和幅值比例，如果兩者之間的相位差進(jìn)入預(yù)定的角度范圍，且比例大于預(yù)定的閾值，則判定弧光故障； 所述的輸出單元根據(jù)判斷單元的判定結(jié)果，輸出弧光故障檢測結(jié)果。
2.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述的零序電流通過設(shè)置在各個(gè)出線上的零序電流互感器獲得。
3.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述的采樣單元實(shí)時(shí)同步采集同一母線上各個(gè)出線的三相電壓和零序電流。
4.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述的采集單元包括低通濾波模塊和AD采樣模塊。
5.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述的計(jì)算單元計(jì)算零序電壓和零序電流三次諧波幅值和相位。
6.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述的判斷單元根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算的電流三次諧波幅值和相位與基波幅值和相位的關(guān)系，進(jìn)行弧光故障判斷。
7.按照權(quán)利要求1所述的中壓系統(tǒng)弧光故障檢測裝置，其特征是所述三相電壓和零序電流的采樣頻率為IKHz。
【文檔編號】G01R31/02GK103558460SQ201310359620
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】童俊, 林輝, 金亮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)上海市電力公司