專利名稱：一種配出中性導(dǎo)體it系統(tǒng)單相接地故障選相方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種IT系統(tǒng)單相接地故障選相的方法，主要用于采用IT系統(tǒng)供電的船舶岸電系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)迅速定位故障相線，及時(shí)采取措施，保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)港口岸電一直采用陸地建筑供電標(biāo)準(zhǔn)，采用TN系統(tǒng)為港口碼頭負(fù)載供電，電源中性點(diǎn)接地，能夠很方便的引出標(biāo)準(zhǔn)的單相交流220V電源，供電安全性高，容易實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的保護(hù)，但由于經(jīng)常發(fā)生單相接地故障而導(dǎo)致供電連續(xù)性較差；船舶交流供電系統(tǒng)通常采用三相三線制IT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)作為低壓配電的一種形式，供電連續(xù)性好、可靠性高，在發(fā)生第一次單相接地故障時(shí)，能夠帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，但需裝設(shè)專用變壓器來(lái)獲取標(biāo)準(zhǔn)的單相交流220V電壓，供電成本較高。為融合TN與IT系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)解決船舶IT系統(tǒng)與港口 TN系統(tǒng)電制不兼容的問(wèn)題，目前，已研制出配出中性導(dǎo)體的IT系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)不用裝設(shè)專用降壓變壓器就為負(fù)載提供標(biāo)準(zhǔn)的單相交流220V電源，降低了成本，又融合了傳統(tǒng)IT系統(tǒng)供電連續(xù)性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了利用一套電力系統(tǒng)同時(shí)為船舶和碼頭供電。然而，配出中性線導(dǎo)體的IT系統(tǒng)不能準(zhǔn)確地定位故障相線，現(xiàn)有的MD(絕緣檢測(cè)裝置)通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)本身的故障電信號(hào)作為故障判斷的依據(jù)，已經(jīng)能夠定位三相三線制IT系統(tǒng)單相接地故障相線(但是誤報(bào)率較高)；但是，這樣的MD在配出中性導(dǎo)體的IT系統(tǒng)中卻不適用，因?yàn)楫?dāng)中性線發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)變成中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或是經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，中性線上的電氣變化量很小，故障信號(hào)極小，與正常狀況無(wú)異(但此時(shí)系統(tǒng)已存在絕緣隱患)；這就便造成了中性線故障無(wú)法識(shí)別，也就失去了應(yīng)用配出中性導(dǎo)體IT系統(tǒng)的意義。如果能夠在系統(tǒng)發(fā)生第一次單相接地故障之后和第二次單相接地故障之前定位故障相線，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，排除系統(tǒng)絕緣故障，就能保證系統(tǒng)的供電連續(xù)性。對(duì)于發(fā)生在埋地三芯電纜或四芯電纜上的第一次接地故障來(lái)說(shuō)，指示出哪一相意義不大，因?yàn)槿嗍枪袒谝粭l電纜中的，挖開電纜溝排查故障或撤換電纜時(shí)即使知道了故障相也不會(huì)減少工作量實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中絕緣下降很有可能發(fā)生在出線柜內(nèi)的母排等三相分設(shè)的環(huán)節(jié)，例如母排過(guò)流發(fā)熱導(dǎo)致復(fù)合絕緣的外層熱縮套管劣化等，這時(shí)MD能夠指示到具體哪一相，就能很方便查找和排除故障。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、判斷故障部位并做到及時(shí)處理，對(duì)于保障電網(wǎng)安全供電和連續(xù)供電具有十分重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種考慮線路分布電容和絕緣電阻的船舶岸電系統(tǒng)發(fā)生單相故障后，故障相的定位方法，通過(guò)測(cè)量各相對(duì)地電壓的有效值，經(jīng)處理得到特征量，利用故障時(shí)特征量的特征來(lái)確定故障相；減少了絕緣檢測(cè)的測(cè)量參數(shù)的個(gè)數(shù)，縮小系統(tǒng)的故障查找范圍，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性同時(shí)為系統(tǒng)的維護(hù)工作提供了方便。本發(fā)明的技術(shù)方案是:船舶岸電系統(tǒng)單相故障選相方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到船舶岸電系統(tǒng)各故障電阻區(qū)間特征量的整定值，以絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值；當(dāng)絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)到船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值下降后，系統(tǒng)進(jìn)入選相流程，通過(guò)采集船舶岸電系統(tǒng)的故障后相線與中性線對(duì)地電壓值，計(jì)算得到三個(gè)特征量，分別是A、B、C三相對(duì)地電壓Ui (i=l、2、3)與相電SEi (i=l、2、3)差值的絕對(duì)值之和Σ (U1-Ei)、故障前后任意相線與其滯后相對(duì)地電壓變化量比值的最大值Max {dUe/dUa、dUa/dUb、dUb/dUj、A、B、C三相對(duì)地電壓變化量的四次方差D4,與所述實(shí)驗(yàn)得到各故障電阻區(qū)間特征量的整定值相比較，得到故障相線。進(jìn)一步的，對(duì)船舶岸電系統(tǒng)進(jìn)行單相短路故障實(shí)驗(yàn)，人為在中性線上造成單相短路故障，逐步增大接地電阻值，得到各故障電阻區(qū)間的整定值。進(jìn)一步的，在船舶岸電系統(tǒng)絕緣下降后采集各相線與中性線對(duì)地電壓有效值，通過(guò)微處理器計(jì)算，得到相應(yīng)的特征量，按照選相流程區(qū)分出相線或是中性線故障，再比較電壓變化量最大相及其變化情況，精確定位故障相線。此種故障定位方法是采集故障處各相對(duì)地電壓有效值，經(jīng)處理得到所需的特征量，檢測(cè)到系統(tǒng)絕緣狀況下降后，進(jìn)入選相流程，通過(guò)將測(cè)量得到的特征量與整定實(shí)驗(yàn)中得到的整定值相比較，最后得到選相結(jié)果。本發(fā)明的有益效果是:使用本發(fā)明所訴的擴(kuò)大故障信號(hào)的思路來(lái)選相，可以極大提高選相的可操作性，減少誤報(bào)率，主要有如下特點(diǎn)。本發(fā)明根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，僅采集各相對(duì)地電壓有效值進(jìn)行分析，來(lái)判定故障相線，避免了測(cè)量相位、幅值等其他參數(shù)，簡(jiǎn)化了選相過(guò)程。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有選相技術(shù)誤報(bào)率較高的不足，進(jìn)過(guò)分析，采用將故障信號(hào)放大的思路，選定三個(gè)特征量，由仿真可以知道，在不同的絕緣電阻區(qū)間，A、B、C相故障與N相故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的特征量區(qū)別很大，利用其分辨率極高的特征量來(lái)選相，客服了傳統(tǒng)IMD(絕緣檢測(cè)裝置)中性線故障信號(hào)不明顯的缺點(diǎn)，使配出中性線的IT系統(tǒng)在船舶岸電中的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。


圖1配出中性導(dǎo)體IT系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的電路模型圖；圖2特征量Σ (U1-Ei)隨接地電阻變化示意圖；圖3特征量Max {dUe/dUa、dUa/dUb、dUb/dUj隨接地電阻變化示意圖；圖4特征量D4隨接地電阻變化示意圖；圖5為本發(fā)明的選相流程圖。
具體實(shí)施方案圖1為配出 中性導(dǎo)體IT系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的電路模型，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地絕緣電阻和分布電容都比較一致，絕緣狀況良好，因此由節(jié)點(diǎn)電壓法，其故障前中性點(diǎn)
對(duì)地電壓￡τη1可以表示為:
權(quán)利要求
1.船舶岸電系統(tǒng)單相故障選相方法，其特征是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到船舶岸電系統(tǒng)各故障電阻區(qū)間特征量的整定值，以絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值；當(dāng)絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)到船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值下降后，系統(tǒng)進(jìn)入選相流程，通過(guò)采集船舶岸電系統(tǒng)的故障后相線與中性線對(duì)地電壓值，計(jì)算得到三個(gè)特征量，分別是A、B、C三相對(duì)地電壓UiG=U2、3)與相電SEi (i=l、2、3)差值的絕對(duì)值之和Σ (U1-Ei)、故障前后任意相線與其滯后相對(duì)地電壓變化量比值的最大值Max {dUe/dUa、dUa/dUb、dUb/dUj、A、B、C三相對(duì)地電壓變化量的四次方差D4，與所述實(shí)驗(yàn)得到各故障電阻區(qū)間特征量的整定值相比較，得到故障相線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶岸電系統(tǒng)單相故障選相方法，其特征是對(duì)船舶岸電系統(tǒng)進(jìn)行單相短路故障實(shí)驗(yàn)，人為在中性線上造成單相短路故障，逐步增大接地電阻值，得到各故障電阻區(qū)間的整定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶岸電系統(tǒng)單相故障選相方法，其特征是在船舶岸電系統(tǒng)絕緣下降后采集各相線與中性線對(duì)地電壓有效值，通過(guò)微處理器計(jì)算，得到相應(yīng)的特征量，按照選相流程區(qū)分出相線或是中性線故障，再比較電壓變化量最大相及其變化情況，精確定位故障相線。
全文摘要
船舶岸電系統(tǒng)單相故障選相方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到船舶岸電系統(tǒng)各故障電阻區(qū)間特征量的整定值，以絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值；當(dāng)絕緣檢測(cè)裝置IMD檢測(cè)到船舶岸電系統(tǒng)的絕緣值下降后，系統(tǒng)進(jìn)入選相流程，通過(guò)采集船舶岸電系統(tǒng)的故障后相線與中性線對(duì)地電壓值，計(jì)算得到三個(gè)特征量，分別是A、B、C三相對(duì)地電壓Ui(i=1、2、3)與相電壓Ei差值的絕對(duì)值之和Σ(Ui-Ei)、故障前后任意相線與其滯后相對(duì)地電壓變化量比值的最大值，A、B、C三相對(duì)地電壓變化量的四次方差D4，與所述實(shí)驗(yàn)得到各故障電阻區(qū)間特征量的整定值相比較，得到故障相線。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)IMD中性線故障信號(hào)不明顯的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/08GK103176106SQ20131006729
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者王金全, 葉小松, 徐曄, 吳振飛, 楊濤, 邢鳴, 李乾, 丁建興, 馮偉 申請(qǐng)人:江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司, 王金全