專利名稱：中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種關(guān)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地故障選線技術(shù)，尤其是一種中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)大多數(shù)配電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)非有效接地運(yùn)行方式，由于發(fā)生單相接地時(shí)，供電仍能保持線電壓的對(duì)稱性，且故障電流較小，不影響對(duì)負(fù)荷連續(xù)供電，故不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定可繼續(xù)運(yùn)行1～2小時(shí)。但隨著饋線的增多，以及電纜的廣泛使用，電容電流不斷增大，單相接地后長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行就易使故障擴(kuò)大成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，弧光接地還會(huì)引起全系統(tǒng)過電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行，所以必須及時(shí)找到故障線路予以切除。
在我國(guó)，自五十年代末至今已提出了諸多選線方法，其中相當(dāng)一部分也已開發(fā)出了相應(yīng)的裝置并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，其中有代表性的主要有基波群體比幅比值法、五次諧波法、殘流增量法、首半波法、小波法，有功分量法和S注入法。
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，方向與非故障線路的零序電流方向相反。根據(jù)這一原理發(fā)展起來的基波群體比幅比值法及相應(yīng)設(shè)備在國(guó)內(nèi)電網(wǎng)中使用最為普及，但對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，由于消弧線圈對(duì)接地點(diǎn)基波容性電流的補(bǔ)償而使得基波群體比幅比值法失效。相應(yīng)理論可見“郝玉山等，小電流接地微機(jī)選線的群體比幅比相原理，電力情報(bào)，1994年第二期15～19頁”。
鑒于基波群體比幅比值法無法適用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，出現(xiàn)了五次諧波法。但由于五次諧波在電網(wǎng)中的含量比較小，而且不穩(wěn)定，易受到干擾，所以實(shí)際選線效果并不理想。相應(yīng)理論可見“張章亮，小電流接地系統(tǒng)單相接地機(jī)理分析，廣東電力，1998年11卷3期20～24頁”。
殘流增量法所依據(jù)的原理為對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地后，調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位，通過調(diào)擋前后各出線零序電流變化量的大小進(jìn)行故障線路的選定。這種方法只針對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，而且消弧線圈的檔位決定了各出線在調(diào)擋前后零序電流的變化量，所以有一定的局限性。相應(yīng)理論可見“蔡旭，于樂中，補(bǔ)償電網(wǎng)增量函數(shù)法接地選線原理及應(yīng)用，上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004年38卷8期1273～1277頁”，基于這一技術(shù)的國(guó)內(nèi)專利有1482717。
首半波法的原理基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)，發(fā)生故障的首個(gè)半周期，故障線路零序暫態(tài)電流與非故障線路零序暫態(tài)電流極性相反，但單相接地故障往往是由于外界因素所造成，所以在多數(shù)故障情況下，首半波法所依據(jù)的前提無法成立，如果故障發(fā)生在相電壓過零值附近，電流的暫態(tài)分量值較小，極易引起誤判。相應(yīng)理論可見“張?zhí)m等，小電流接地系統(tǒng)單相接地暫態(tài)保護(hù)判據(jù)研究，湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2004年31卷2期70～71頁”。
近幾年興起的小波分析也被應(yīng)用于接地選線，通過提取故障后暫態(tài)信號(hào)中的特征量以實(shí)現(xiàn)故障線路的判定。小波法選線技術(shù)的難點(diǎn)在于小波基函數(shù)及小波分解尺度的選擇，而且小波分析本身缺乏明確的物理概念，無法得到學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可。相應(yīng)理論可見“操豐梅等，小波變換在小電流接地故障檢測(cè)中的應(yīng)用，電力自動(dòng)化設(shè)備，1999年19卷3期8～11頁”等。
為了防止諧振將消弧線圈串聯(lián)一電阻，根據(jù)各出線電流中有功分量的多少來判定接地線路，從而產(chǎn)生了有功分量法。由于消弧線圈所串電阻產(chǎn)生的有功分量電流較小而難以檢測(cè)，有人又提出給消弧線圈并上一電阻以達(dá)到增大有功電流的目的。這種改進(jìn)后的有功分量法雖然使得選線效果有所提高，但電阻的大小選取是個(gè)問題，而且由于阻值無法調(diào)整，使得接地電阻較大時(shí)無法保證所產(chǎn)生有功電流的強(qiáng)度，此外僅適用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)也使該方法具有局限性。相應(yīng)理論可見“樊舜堯，基于零序電流有功分量的接地選線原理分析及算法實(shí)現(xiàn)，煤礦機(jī)電，2001年6期24～27頁”，“周浩等，10KV配電網(wǎng)并聯(lián)電阻接地選線技術(shù)研究，電氣技術(shù)雜志，2003年11期56～58頁”，基于這一技術(shù)的國(guó)內(nèi)專利有1588741，2521811和2387653。
S注入法的提出是解決中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地故障選線問題思路上的一次飛躍，它拋棄了以往借助故障系統(tǒng)自身產(chǎn)生的諸多信號(hào)進(jìn)行選線的思路，轉(zhuǎn)而通過外界注入信號(hào)以達(dá)到選線目的。這種方法對(duì)于當(dāng)前大部分出線只配備兩相CT的國(guó)內(nèi)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)同樣適用，這是它區(qū)別于其它所有選線方法的最大優(yōu)勢(shì)。但由于從PT二次側(cè)注入信號(hào)，受PT容量的限制，使得注入到一次系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度不可能很大，當(dāng)接地電阻較大時(shí)，微弱的注入信號(hào)難以被檢測(cè)到，而且介于n～n+1次諧波之間的高頻信號(hào)易受干擾，此外這種方法實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，投入也較高，根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)的使用情況來看并不理想。相應(yīng)理論可見“桑在中等用注入法實(shí)現(xiàn)小電流系統(tǒng)單相接地選線保護(hù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1996年20卷2期11～12頁”。基于這一技術(shù)的國(guó)內(nèi)專利有1096877。
專利1244741中提出在變壓器中性點(diǎn)與大地之間接入電感線圈與整流二極管的串聯(lián)支路充當(dāng)信號(hào)發(fā)生器，發(fā)生單相接地后，這一信號(hào)發(fā)生器將產(chǎn)生零序半波電感電流，在所有出線檢測(cè)該電流，最大者即為接地線路。由于增大了單相接地時(shí)的短路電流，使得該方法在接地電阻較小的情況下可保證很高的選線準(zhǔn)確率，但當(dāng)接地電阻較大時(shí)，由于中性點(diǎn)電壓的下降使得流過中性點(diǎn)的半波電感電流幅值減小，無法保證被檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度。
綜上所述，國(guó)內(nèi)解決中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線問題的方法大體可分為兩大類1)利用單相接地后故障電流自身的某些特性來進(jìn)行選線。2)通過人為干預(yù)產(chǎn)生一信號(hào)注入系統(tǒng)，借助這一信號(hào)進(jìn)行故障選線，又可稱為注入法。由于中性點(diǎn)非有效系統(tǒng)單相接地時(shí)故障電流太小，通過借助其特性難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確選線，所以第一類選線方法有其難以克服的局限性。為了彌補(bǔ)第一類選線方法的不足而出現(xiàn)了第二類選線方法即注入法。由完全依賴故障電流自身信息到人為注入信號(hào)以用來選線，這是解決中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線問題思想上的轉(zhuǎn)變，但由于當(dāng)前的各種注入法所注入信號(hào)的強(qiáng)度以及特征的局限性，使得當(dāng)接地電阻較大時(shí)或?qū)τ陔娏ξ廴据^嚴(yán)重的負(fù)荷所注入信號(hào)的檢測(cè)非常困難。所以，雖然根據(jù)上述眾多原理制造出來的選線設(shè)備廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)系統(tǒng)，但至今為止沒有一種選線設(shè)備的選線準(zhǔn)確率可達(dá)到80％以上，尤其對(duì)煤礦、油田等系統(tǒng)污染較嚴(yán)重的負(fù)荷，其自動(dòng)單相接地故障選線一直是一個(gè)空。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明注意到中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地線路難以檢測(cè)的原因是因?yàn)槎搪冯娏魈。搪冯娏魈〉母驹蚴且驗(yàn)橹行渣c(diǎn)非有效接地。如果我們能夠在一段時(shí)間內(nèi)讓中性點(diǎn)有效接地，則在該時(shí)間內(nèi)將有大的短路電流出現(xiàn)，這樣，故障線路會(huì)因此大電流而被容易的辨別出來。而且我們可以控制上述短路時(shí)間的長(zhǎng)短，這樣就可以產(chǎn)生一個(gè)大到易于檢測(cè)但又不引起系統(tǒng)不良反應(yīng)的故障電流，我們稱這種方案為可控短路，其典型實(shí)施方案如圖1。本發(fā)明正是基于可控短路的想法而形成的第三類單相接地故障選線方法，即中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備及方法。
中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備，主要包含一個(gè)可控短路器和一個(gè)短路脈沖檢測(cè)器；可控短路器接于中性點(diǎn)與地之間，由降壓變壓器(或限流電感)、電壓互感器、可控硅或一對(duì)極性相反的可控硅組和可控硅觸發(fā)角控制器組成；短路脈沖檢測(cè)器位于各出線出口處，主要由信號(hào)采集處理板組成。
所述的觸發(fā)角控制器配有母線電壓輸入及多個(gè)輔助輸入端口，短路脈沖檢測(cè)器配有遠(yuǎn)動(dòng)輸出端口，觸發(fā)角控制器與短路脈沖檢測(cè)器之間有一條可進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)交換的通道。
所述的可控短路器可以采用如下安裝位置可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與大地之間，如圖3所示。
可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，與消弧線圈相并聯(lián)，如圖4所示。
可控短路器串在消弧線圈二次側(cè)或其PT上，如圖5所示。
可控短路器接于消弧線圈末端抽頭與地之間，如圖6所示。
可控短路器串接于母線上的Yo/△型降壓變壓器二次側(cè)△型線圈中，如圖7所示。
可控短路器直接接于母線PT二次側(cè)的開口三角內(nèi)，如圖8所示。
中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線方法是，當(dāng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，接于中性點(diǎn)與地之間的可控短路器在其兩端電壓極性由正到負(fù)過零附近使中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)短路，以產(chǎn)生一短路脈沖電流。該短路脈沖電流絕大部分流經(jīng)接地線路接地相后于接地點(diǎn)入地，短路脈沖檢測(cè)器通過對(duì)各出線該短路脈沖電流的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)接地線路的判定；具體步驟如下1)初始狀態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行，輸入母線電壓正常，可控短路器控制可控硅處于開斷狀態(tài)，短路脈沖檢測(cè)器也不對(duì)各出線電流進(jìn)行采集；2)當(dāng)可控短路器通過母線電壓輸入端口檢測(cè)到系統(tǒng)發(fā)生單相穩(wěn)定性接地之后，采集圖2中2(PT)輸入的電壓信號(hào)并找出其極性由正變?yōu)樨?fù)時(shí)的過零點(diǎn)；3)觸發(fā)角控制器控制可控硅在②中檢測(cè)出來的電壓過零點(diǎn)之前以10度觸發(fā)角、每隔n個(gè)周波導(dǎo)通一次，以產(chǎn)生一短路脈沖電流，并事先將故障相及所產(chǎn)生短路脈沖電流的情況告知短路脈沖檢測(cè)器；4)短路脈沖檢測(cè)器從每條出線的故障相電流或零序電流中將可控短路器產(chǎn)生的短路脈沖電流檢測(cè)出來；5)短路脈沖檢測(cè)器計(jì)算每條出線的短路脈沖電流強(qiáng)度，最大者即判定為接地線路；6)短路脈沖檢測(cè)器將判定出來的故障線路編號(hào)在主機(jī)面板顯示出來，同時(shí)將該編號(hào)送往調(diào)度；7)調(diào)度得知故障線路編號(hào)后，通過可控短路器的輔助端口使其停止產(chǎn)生短路脈沖電流；8)如果由于短路脈沖電流太弱使得短路脈沖檢測(cè)器檢測(cè)不到，則短路脈沖檢測(cè)器及時(shí)告知可控短路器，可控短路器中的可控硅觸發(fā)角控制器調(diào)整可控硅觸發(fā)角逐漸增大，直到某條出線的短路脈沖電流能夠被檢測(cè)到為止，該條出線即被判定為接地線路，重復(fù)6)、7)。
可控短路器的安裝位置非常靈活，所產(chǎn)生的短路脈沖電流的形式也靈活多變。而短路脈沖檢測(cè)器對(duì)各出線中短路脈沖電流的檢測(cè)方法也并不唯一。下面通過分別介紹可控短路器與短路脈沖檢測(cè)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
可控短路器可控短路器是本發(fā)明的第一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相穩(wěn)定性接地時(shí)，可控短路器控制中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)短路，以產(chǎn)生大的短路脈沖電流用于故障線路的檢測(cè)?？煽囟搪菲鞯木唧w結(jié)構(gòu)如圖2，它主要包括如下四個(gè)部分1、降壓變壓器該降壓變壓器一方面可將中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地后中性點(diǎn)電壓降至可控硅的正常工作電壓；另一方面，它還相當(dāng)于一阻抗用來限制可控硅導(dǎo)通時(shí)所產(chǎn)生短路脈沖電流的幅值，減小中性點(diǎn)電壓因可控硅導(dǎo)通而產(chǎn)生的畸變。當(dāng)前配電系統(tǒng)普遍使用的單相卷鐵心變壓器就可以拿來使用。當(dāng)可控短路器按照?qǐng)D5、6、7、8安裝時(shí)，用一限流電感替代該降壓變壓器。
2、電壓互感器該電壓互感器將中性點(diǎn)電壓進(jìn)一步降低之后直接提供給可控硅觸發(fā)角控制器。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地之后，觸發(fā)角控制器以這一電壓為基準(zhǔn)，在其過零附近觸發(fā)可控硅導(dǎo)通。
3、觸發(fā)角控制器觸發(fā)角控制器是可控短路器的控制單元，它除了控制著可控硅的工作狀態(tài)之外，還具有一些輔助功能，其作用如下1)它可根據(jù)由母線PT輸入的電壓判定系統(tǒng)是否發(fā)生穩(wěn)定性單相接地，如果發(fā)生接地是那一相接地，進(jìn)而采取相應(yīng)動(dòng)作。2)它可控制可控硅在特定的時(shí)間以特定方式瞬時(shí)導(dǎo)通以產(chǎn)生形式多樣的短路脈沖電流用于故障線路的判定。3)在它開始控制可控硅瞬時(shí)導(dǎo)通之前，能夠及時(shí)將故障相及將要產(chǎn)生的短路脈沖電流的情況告知短路脈沖檢測(cè)器，以便其開始檢測(cè)。4)它還配有幾個(gè)輔助輸入端口，調(diào)度或變電站人員通過這些端口可使其開始或停止控制可控硅產(chǎn)生短路脈沖電流。
4、可控硅該可控硅相當(dāng)于一開關(guān)接于降壓變壓器二次側(cè)與大地之間，在可控硅觸發(fā)角控制器的控制下，使降壓變壓器二次側(cè)與地之間以一定的間隔瞬時(shí)短路，從而產(chǎn)生短路脈沖電流用來進(jìn)行故障線路的判定。如果僅采用一個(gè)可控硅，其導(dǎo)通產(chǎn)生的短路脈沖電流為單極性，如果采用兩個(gè)極性相反的可控硅并聯(lián)，則可以產(chǎn)生雙極性短路脈沖電流。
可控短路器所產(chǎn)生短路脈沖電流的多樣性完全得益于對(duì)可控硅的靈活控制。一方面，觸發(fā)角控制器可調(diào)整可控硅每次導(dǎo)通時(shí)的觸發(fā)角δ，使其從一較小的角度開始逐漸增大，從而調(diào)整短路脈沖電流的幅值，如此一來，即使在接地電阻較大的情況下，可控短路器仍能保證產(chǎn)生一合格短路脈沖電流，其強(qiáng)度足以被短路脈沖檢測(cè)器檢測(cè)到。使接地線路中的短路脈沖電流能夠被檢測(cè)到的δ的取值受接地電阻的大小、各出線長(zhǎng)短以及接地點(diǎn)距母線距離等因素的影響，典型取值范圍為10度～180度；另一方面，觸發(fā)角控制器可以控制可控硅的導(dǎo)通頻率，這就使可控短路器產(chǎn)生的短路脈沖電流具有明顯的特征，極易于檢測(cè)。如果我們控制可控硅每隔n個(gè)周波導(dǎo)通一次，n的大小主要取決于短路脈沖電流對(duì)出線電流波形的影響程度(主要是影響時(shí)間長(zhǎng)短)，其次還要考慮短路脈沖檢測(cè)器對(duì)短路脈沖電流的處理速度以及可控硅的性能，典型取值范圍為1～6。
短路脈沖檢測(cè)器短路脈沖檢測(cè)器是本發(fā)明的第二個(gè)重要環(huán)節(jié)，它主要由信號(hào)采集處理板組成。此外，它還配有可與可控短路器進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)交換的通道以及可向遠(yuǎn)方調(diào)度上傳數(shù)據(jù)的通訊端口。當(dāng)被可控短路器告知開始產(chǎn)生短路脈沖電流之后，短路脈沖檢測(cè)器以不低于12.8K的采樣頻率對(duì)各出線故障相電流(或零序電流)進(jìn)行采集，進(jìn)而從中將可控短路器產(chǎn)生的短路脈沖電流檢測(cè)出來，并將每條出線檢測(cè)出來的短路脈沖電流強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，最大者即為接地線路。如果所有出線的短路脈沖電流強(qiáng)度均太小，使短路脈沖檢測(cè)器無法檢測(cè)到，則短路脈沖檢測(cè)器告知可控短路器，可控短路器通過不斷增大可控硅觸發(fā)角使產(chǎn)生的短路脈沖電流強(qiáng)度不斷增大，直到某條出線的短路脈沖電流能夠被短路脈沖檢測(cè)器檢測(cè)到為止，此條出線即被短路脈沖檢測(cè)器判定為接地線路。短路脈沖檢測(cè)器將檢測(cè)到的接地線路對(duì)應(yīng)編號(hào)在主機(jī)面板上顯示出來，并通過通訊送往調(diào)度。
短路脈沖檢測(cè)器從各出線中檢測(cè)出來的短路脈沖電流波形如圖9所示。
根據(jù)電路原理，針對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施方案(如圖1)，在使用一個(gè)可控硅的情況下產(chǎn)生的接地線路故障相與非接地線路故障相短路脈沖電流近似表達(dá)式分別為ifaulted=VXs2+(Rs+RF)2[cos(ωt-δ+θ1)-e-ϵ1tcos(δ-θ1)]iunfaulted≈VXc2+Rs2[-cos(ωt-δ-θ2)+e-ϵ2tA12+A22sin(σt+θ3)]---(1)]]>其中設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓UN＝Vsin(ωt+π-δ)Rs，Ls線路接地點(diǎn)上游側(cè)的單相系統(tǒng)等效電阻和電感RF接地電阻C出線單相對(duì)地電容(假設(shè)各條出線長(zhǎng)度相等)
Xs＝ωLs，Xc＝(ωC)-1，θ1＝tan-1[(Rs+RF)/Xs]，τ1＝ω(Rs+RF)/Xs，θ2＝tan-1[Rs/((ωC)-1-ωLs)]，τ2＝Rs/(2Ls)，σ=1/(LsC)-R2/(4L2)=ωXc/Xs-Rs2/(4Xs2),]]>A1＝sin(-δ+θ2)，A2=(σL)-1Xc2+(Rs/2)2sin[δ-θ2+tan-1(2Xc/Rs)],]]>θ3＝tan-1(A1/A2)根據(jù)式(1)畫出二者的波形如圖10所示。由圖10可知，接地線路接地相所對(duì)應(yīng)的短路脈沖電流與非接地線路接地相所對(duì)應(yīng)的短路脈沖電流在特征上存在許多差異，這些差異都可以用來對(duì)接地線路進(jìn)行判定。通過對(duì)比各種差異，本發(fā)明人最終采用脈沖強(qiáng)度的不同來區(qū)分故障與非故障線路，此處的脈沖強(qiáng)度概念可以從兩個(gè)角度來衡量一種是借助面積，即短路脈沖電流與時(shí)間軸所圍成的有效或全面積的絕對(duì)值大小來衡量。另一種是借助各出線中的短路脈沖電流與流經(jīng)中性點(diǎn)的總短路脈沖電流的相關(guān)性來衡量。短路脈沖電流既可從每條出線的每一相中提取，也可從每條出線的零序電流中提取。
本發(fā)明與現(xiàn)有的接地選線方案相比有如下三大優(yōu)勢(shì)1)短路脈沖電流幅值可控?？煽囟搪菲魍ㄟ^控制中性點(diǎn)與地之間每次瞬時(shí)短路時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)而控制所產(chǎn)生的短路脈沖電流的幅值，這就能使短路脈沖電流在不同大小的接地電阻情況下都能保持足夠大的強(qiáng)度以被檢測(cè)到，既彌補(bǔ)了第一類選線方法因短路故障電流太小而難以選線的先天不足，又克服了高阻接地時(shí)注入法所注入的信號(hào)強(qiáng)度太弱而難以檢測(cè)的缺陷。
2)短路脈沖電流產(chǎn)生時(shí)間可控。可控短路器不僅可以在中性點(diǎn)電壓某一過零點(diǎn)附近控制中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)導(dǎo)通，以產(chǎn)生一短路脈沖電流，而且可以在中性點(diǎn)電壓的任一過零點(diǎn)附近控制中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)導(dǎo)通。同時(shí)，可控短路器還可將所產(chǎn)生短路脈沖電流的信息事先告知短路脈沖檢測(cè)器，這使得短路脈沖電流的出現(xiàn)具有預(yù)見性，極易被短路脈沖檢測(cè)器撲捉，克服了利用故障暫態(tài)信號(hào)的接地選線方法因故障暫態(tài)信號(hào)出現(xiàn)短暫且難以預(yù)測(cè)而造成的信號(hào)丟失問題，同時(shí)也減輕了因注入法持續(xù)向系統(tǒng)注入信號(hào)而造成的對(duì)系統(tǒng)的污染。
3)短路脈沖電流特征可控?？煽囟搪菲骷瓤梢钥刂扑a(chǎn)生短路脈沖電流的極性，使短路脈沖電流以正、負(fù)或雙極性出現(xiàn)，同時(shí)還可以控制短路脈沖電流出線的頻率，使中性點(diǎn)電壓及各出線電流隨之周期性發(fā)生畸變，以產(chǎn)生特定頻率的短路脈沖電流，從而大大提高了短路脈沖電流的抗干擾能力，使其有別于其它干擾信號(hào)而極易被檢測(cè)出來。這決定了本選線方法比第二類選線方法即注入法有著更高的選線精度。
四

圖1是本發(fā)明的典型實(shí)施方案圖。
圖2是可控短路器結(jié)構(gòu)圖。
圖3是可控短路器安裝位置圖。
圖4是可控短路器安裝位置圖。
圖5是可控短路器安裝位置圖。
圖6是可控短路器安裝位置圖。
圖7是可控短路器安裝位置圖。
圖8是可控短路器安裝位置圖。
圖9是周期為兩個(gè)周波的正極性短路脈沖電流波形圖。
圖10是非接地線路接地相與接地線路接地相短路脈沖電流波形圖。
五、具體實(shí)施方法實(shí)施例1中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備，主要包含一個(gè)可控短路器和一個(gè)短路脈沖檢測(cè)器；可控短路器接于中性點(diǎn)與地之間，由降壓變壓器(或限流電感)、電壓互感器、可控硅或一對(duì)極性相反的可控硅組和可控硅觸發(fā)角控制器組成；短路脈沖檢測(cè)器位于各出線出口處，主要由信號(hào)采集處理板組成。
所述的觸發(fā)角控制器配有母線電壓輸入及多個(gè)輔助輸入端口，短路脈沖檢測(cè)器配有遠(yuǎn)動(dòng)輸出端口，觸發(fā)角控制器與短路脈沖檢測(cè)器之間有一條可進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)交換的通道。
可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與大地之間，如圖3所示。
中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線方法是，當(dāng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，接于中性點(diǎn)與地之間的可控短路器在其兩端電壓極性由正到負(fù)過零附近使中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)短路，以產(chǎn)生一短路脈沖電流。該短路脈沖電流絕大部分流經(jīng)接地線路接地相后于接地點(diǎn)入地，短路脈沖檢測(cè)器通過對(duì)各出線該短路脈沖電流的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)接地線路的判定；具體步驟如下1)初始狀態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行，輸入母線電壓正常，可控短路器控制可控硅處于開斷狀態(tài)，短路脈沖檢測(cè)器也不對(duì)各出線電流進(jìn)行采集；2)當(dāng)可控短路器通過母線電壓輸入端口檢測(cè)到系統(tǒng)發(fā)生單相穩(wěn)定性接地之后，采集圖2中2(PT)輸入的電壓信號(hào)并找出其極性由正變?yōu)樨?fù)時(shí)的過零點(diǎn)；3)觸發(fā)角控制器控制可控硅在②中檢測(cè)出來的電壓過零點(diǎn)之前以10度觸發(fā)角、每隔n個(gè)周波導(dǎo)通一次，以產(chǎn)生一短路脈沖電流，并事先將故障相及所產(chǎn)生短路脈沖電流的情況告知短路脈沖檢測(cè)器；
4)短路脈沖檢測(cè)器從每條出線的故障相電流或零序電流中將可控短路器產(chǎn)生的短路脈沖電流檢測(cè)出來；5)短路脈沖檢測(cè)器計(jì)算每條出線的短路脈沖電流強(qiáng)度，最大者即判定為接地線路；6)短路脈沖檢測(cè)器將判定出來的故障線路編號(hào)在主機(jī)面板顯示出來，同時(shí)將該編號(hào)送往調(diào)度；7)調(diào)度得知故障線路編號(hào)后，通過可控短路器的輔助端口使其停止產(chǎn)生短路脈沖電流；8)如果由于短路脈沖電流太弱使得短路脈沖檢測(cè)器檢測(cè)不到，則短路脈沖檢測(cè)器及時(shí)告知可控短路器，可控短路器中的可控硅觸發(fā)角控制器調(diào)整可控硅觸發(fā)角逐漸增大，直到某條出線的短路脈沖電流能夠被檢測(cè)到為止，該條出線即被判定為接地線路，重復(fù)6)、7)。
實(shí)施例2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方法同實(shí)施例1，不同之處在于，可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，與消弧線圈相并聯(lián)，如圖4所示。
實(shí)施例3本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方法同實(shí)施例1，不同之處在于，可控短路器串在消弧線圈二次側(cè)或其PT上，如圖5所示。
實(shí)施例4本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方法同實(shí)施例1，不同之處在于，可控短路器接于消弧線圈末端抽頭與地之間，如圖6所示。
實(shí)施例5本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方法同實(shí)施例1，不同之處在于，可控短路器串接于母線上的Yo/△型降壓變壓器二次側(cè)△型線圈中，如圖7所示。
實(shí)施例6本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方法同實(shí)施例1，不同之處在于，可控短路器直接接于母線PT二次側(cè)的開口三角內(nèi)，如圖8所示。
權(quán)利要求
1.一種中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備，其特征在于，主要包含一個(gè)可控短路器和一個(gè)短路脈沖檢測(cè)器；可控短路器接于中性點(diǎn)與地之間，由降壓變壓器(或限流電感)、電壓互感器、可控硅或一對(duì)極性相反的可控硅組和可控硅觸發(fā)角控制器組成；短路脈沖檢測(cè)器位于各出線出口處，主要由信號(hào)采集處理板組成。
2.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備，其特征在于，所述的觸發(fā)角控制器配有母線電壓輸入及多個(gè)輔助輸入端口，短路脈沖檢測(cè)器配有遠(yuǎn)動(dòng)輸出端口，觸發(fā)角控制器與短路脈沖檢測(cè)器之間有一條可進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)交換的通道。
3.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備，其特征在于，所述可控短路器可以采用如下安裝位置可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與大地之間；可控短路器直接接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，與消弧線圈相并聯(lián)；可控短路器串在消弧線圈二次側(cè)或其PT上；可控短路器接于消弧線圈末端抽頭與地之間；可控短路器串接于母線上的Yo/△型降壓變壓器二次側(cè)△型線圈中；可控短路器直接接于母線PT二次側(cè)的開口三角內(nèi)。
4.一種中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線方法，其特征在于，其方法是，當(dāng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，接于中性點(diǎn)與地之間的可控短路器在其兩端電壓極性由正到負(fù)過零附近使中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)短路，以產(chǎn)生一短路脈沖電流；該短路脈沖電流絕大部分流經(jīng)接地線路接地相后于接地點(diǎn)入地，短路脈沖檢測(cè)器通過對(duì)各出線該短路脈沖電流的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)接地線路的判定；具體步驟如下1)初始狀態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行，輸入母線電壓正常，可控短路器控制可控硅處于開斷狀態(tài)，短路脈沖檢測(cè)器也不對(duì)各出線電流進(jìn)行采集；2)當(dāng)可控短路器通過母線電壓輸入端口檢測(cè)到系統(tǒng)發(fā)生單相穩(wěn)定性接地之后，采集圖2中2(PT)輸入的電壓信號(hào)并找出其極性由正變?yōu)樨?fù)時(shí)的過零點(diǎn)；3)觸發(fā)角控制器控制可控硅在②中檢測(cè)出來的電壓過零點(diǎn)之前以10度觸發(fā)角、每隔n個(gè)周波導(dǎo)通一次，以產(chǎn)生一短路脈沖電流，并事先將故障相及所產(chǎn)生短路脈沖電流的情況告知短路脈沖檢測(cè)器；4)短路脈沖檢測(cè)器從每條出線的故障相電流或零序電流中將可控短路器產(chǎn)生的短路脈沖電流檢測(cè)出來；5)短路脈沖檢測(cè)器計(jì)算每條出線的短路脈沖電流強(qiáng)度，最大者即判定為接地線路；6)短路脈沖檢測(cè)器將判定出來的故障線路編號(hào)在主機(jī)面板顯示出來，同時(shí)將該編號(hào)送往調(diào)度；7)調(diào)度得知故障線路編號(hào)后，通過可控短路器的輔助端口使其停止產(chǎn)生短路脈沖電流；8)如果由于短路脈沖電流太弱使得短路脈沖檢測(cè)器檢測(cè)不到，則短路脈沖檢測(cè)器及時(shí)告知可控短路器，可控短路器中的可控硅觸發(fā)角控制器調(diào)整可控硅觸發(fā)角逐漸增大，直到某條出線的短路脈沖電流能夠被檢測(cè)到為止，該條出線即被判定為接地線路，重復(fù)6)、7)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線方法，其特征在于，以步驟4)檢測(cè)出來的各出線短路脈沖電流與時(shí)間坐標(biāo)軸所圍成的有效或全面積的絕對(duì)值大小作為衡量短路脈沖電流強(qiáng)度的依據(jù)。
6.如權(quán)利要求4所述的一種中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線方法，其特征在于，以步驟4)檢測(cè)出來的各出線短路脈沖電流與中性點(diǎn)總短路脈沖電流的相關(guān)性大小作為衡量短路脈沖電流強(qiáng)度的依據(jù)。
全文摘要
中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地選線設(shè)備及方法，設(shè)備包含一個(gè)可控短路器和一個(gè)短路脈沖檢測(cè)器；可控短路器接于中性點(diǎn)與地之間，由降壓變壓器(或限流電感)、電壓互感器、可控硅或一對(duì)極性相反的可控硅組和可控硅觸發(fā)角控制器組成；短路脈沖檢測(cè)器位于各出線出口處，主要由信號(hào)采集處理板組成。選線方法是，當(dāng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，接于中性點(diǎn)與地之間的可控短路器在其兩端電壓極性由正到負(fù)過零附近使中性點(diǎn)與地之間瞬時(shí)短路，以產(chǎn)生一短路脈沖電流。該短路脈沖電流絕大部分流經(jīng)接地線路接地相后于接地點(diǎn)入地，短路脈沖檢測(cè)器通過對(duì)各出線該短路脈沖電流的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)接地線路的判定。
文檔編號(hào)H02H3/08GK1912642SQ20061006961
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者徐文遠(yuǎn), 朱珂 申請(qǐng)人:徐文遠(yuǎn), 朱珂