專利名稱：相控式消弧線圈故障檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種電氣技術領域的檢測方法，具體是一種相控式消弧線圈故障檢測方法。
背景技術：
在消弧線圈接地系統(tǒng)中，可控硅相控式消弧線圈以響應速度快、調節(jié)深度廣(0-100％)及可實現(xiàn)電感無級調節(jié)的特點得到了廣泛應用。相控式消弧線圈是漏抗很大的變壓器(也稱高短路阻抗變壓器式)，它通過調節(jié)短接二次側繞組的可控硅導通角，改變消弧線圈一次側的等效電抗。當消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生異常時，找出系統(tǒng)發(fā)生異常的原因是首要解決的問題。
經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號200420114635，專利名稱為無諧波相控式快速消弧及選線裝置，該專利中采用的判別故障方法及動作步驟為正常運行時，消弧線圈運行在遠離諧振點(消弧線圈的電抗值與系統(tǒng)對地電容的容抗值幾乎相等)位置，當控制器檢測到中性點電壓升高并高于設定值，判定系統(tǒng)發(fā)生接地故障；控制可控硅導通角使消弧線圈運行在諧振點附近，幾秒鐘后調節(jié)可控硅使消弧線圈遠離諧振點運行；若中性點電壓升高則為永久性接地，若中性點電壓降低則為瞬間接地。該方法雖然可以判別故障類型并進行相應的動作，但該方法過于粗糙，判別不夠詳細，有時會導致誤判，準確性及可靠性不高。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有接地故障類型判定方法中的不足，提供一種相控式消弧線圈故障檢測方法，使其引入了接地電阻輔助判別方法，提高了檢測準確性，不但在實施過程中避免了現(xiàn)有方法上的缺點，而且簡單可靠。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，具體步驟如下第一步，將相控式消弧線圈系統(tǒng)接在電網系統(tǒng)中；
第二步，利用相控式消弧線圈系統(tǒng)中的消弧線圈控制器檢測中性點的電壓及系統(tǒng)電流，如果檢測到中性點電壓升高到設定值，控制其計算出系統(tǒng)的接地電阻，初步判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)；接地電阻求解公式為Rd=XLCUE2-Un2Un]]>其中UE為系統(tǒng)相電壓，Un為中性點電壓，XLC為系統(tǒng)容抗，L與C的并聯(lián)阻抗值。
第三步，消弧線圈控制器通過設定的接地類型判據判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)，控制相控式消弧線圈的二次繞組的可控硅導通角改變消弧線圈的運行狀態(tài)，如果最后判定系統(tǒng)發(fā)生永久性接地，則使消弧線圈遠離諧振點運行，并發(fā)出報警通知。
本發(fā)明中在系統(tǒng)正常運行條件下，消弧線圈遠離諧振點運行，當消弧線圈控制器檢測到中性點電壓升高到設定值時，根據接地電阻推導公式計算出接地電阻，判斷系統(tǒng)發(fā)生接地故障或是系統(tǒng)中性點發(fā)生諧振過電壓；如果系統(tǒng)發(fā)生諧振，則需要通過控制可控硅的導通角改變消弧線圈一次側的等效電抗，使消弧線圈遠離諧振點運行，降低中性點的過電壓；如果系統(tǒng)發(fā)生接地故障，控制可控硅導通角，使消弧線圈運行在諧振點附近；幾秒后，使消弧線圈遠離諧振點運行，如果中性點電壓下降到設定值以下，則認為系統(tǒng)發(fā)生了瞬間接地，如果中性點電壓仍然很高，則重新使消弧線圈運行在諧振點，認為系統(tǒng)發(fā)生了永久性接地故障，報警通知發(fā)生接地故障。
本發(fā)明根據控制器測量的系統(tǒng)電氣量，利用推導公式計算出系統(tǒng)的接地電阻，并充分考慮了系統(tǒng)中性點過電壓的各種情況，最后準確判斷出系統(tǒng)地接地狀態(tài)，使接地故障類型的判斷更加準確。本發(fā)明大大的減少了系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓和瞬間接地而導致的接地誤判和誤操作，經過多次實驗，接地判斷成功率為100％，保證了系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。
圖1本發(fā)明相控消弧線圈系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明消弧線圈接地系統(tǒng)等效電路圖；
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
二次側串聯(lián)可控硅的消弧線圈即為相控式消弧線圈，相控式消弧線圈是現(xiàn)在公知的設備，安裝和普通消弧線圈一樣。相控式消弧線圈系統(tǒng)主要有幾個部分組成帶二次繞組的消弧線圈、雙相并聯(lián)可控硅、消弧線圈控制器、電壓互感器、電流互感器。其系統(tǒng)原理圖如圖1所示U0為系統(tǒng)的不平衡電壓、C為系統(tǒng)的對地電容、L為帶二次繞組的消弧線圈、K為雙相并聯(lián)可控硅、PT為用來測量中性點電壓所用的電壓互感器、CT為用來測量系統(tǒng)電流所用的電流互感器；消弧線圈和系統(tǒng)對地電容串聯(lián)形成一次回路，通過PT、CT檢測的電氣信號進入控制器，雙相并聯(lián)可控硅串聯(lián)在消弧線圈二次繞組回路中，控制器通過控制消弧線圈二次側的雙相并聯(lián)可控硅改變消弧線圈一次側的等效電抗。
消弧線圈控制器通過檢測中性點電壓是否超過設定的值判定系統(tǒng)是否發(fā)生了異常，如果中性點電壓高于設定的值，則認為系統(tǒng)發(fā)生了異常，控制器需要根據采集的信號進一步判定引起系統(tǒng)異常的原因。引起中性點電壓升高通常有以下幾個原因系統(tǒng)中性點發(fā)生諧振過電壓；發(fā)生了瞬間接地故障；發(fā)生了永久性接地故障。
系統(tǒng)中性點發(fā)生諧振過電壓在系統(tǒng)正常運行條件下，消弧線圈遠離諧振點運行，由于某一原因系統(tǒng)對地電容發(fā)生了變化，使消弧線圈的電抗接近系統(tǒng)的容抗，系統(tǒng)發(fā)生諧振，導致中性點電壓升高。
瞬間接地故障某一時刻系統(tǒng)發(fā)生了接地，在很短時間內接地消失。該類故障發(fā)生時間短，在消弧線圈的作用下通常能夠自行消除，系統(tǒng)無需停電。
永久性接地故障系統(tǒng)發(fā)生了接地故障，瞬間不能自動消除，需要停電排除故障。
本發(fā)明方法步驟當系統(tǒng)的中性點電壓升高到設定值時，先判定系統(tǒng)發(fā)生了接地還是發(fā)生了諧振，如果發(fā)生了接地則需要進一步的判定系統(tǒng)發(fā)生了永久性接地還是瞬間接地。
當系統(tǒng)的中性點電壓發(fā)生異常，首先可以把所有的故障原因都認為是發(fā)生了接地故障，根據推導出接地電阻公式(公式1)求出系統(tǒng)的接地電阻，如果求出的接地電阻太大(超過設定值)則認為系統(tǒng)發(fā)生了諧振，否則發(fā)生了接地故障。以下是故障類型的具體判別過程。
在系統(tǒng)正常運行條件下，相控消弧線圈遠離諧振點運行，中性點電壓低于相電壓的15％(系統(tǒng)中性點允許的最高電壓)。當中性點電壓高于15％時，認為系統(tǒng)發(fā)生了諧振或接地故障，此時可以用接地電阻進行初步判斷如果是接地，則該電阻大于設定值(如2kΩ，根據系統(tǒng)而定)，則該中性點電壓升高為諧振造成；如果該電阻小于設定值，則認為發(fā)生了接地故障。
當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，其系統(tǒng)的等效電路圖如圖2所示U0為系統(tǒng)的不平衡電壓、C為系統(tǒng)的對地電容、L為消弧線圈電感、UE為系統(tǒng)的中性點電壓、Rd為系統(tǒng)的接地電阻。其中系統(tǒng)的對地電容與消弧線圈的電感并聯(lián)后與系統(tǒng)的接地電阻形成串聯(lián)回路。
根據接地系統(tǒng)的等效電路圖(圖2)可推導出接地電阻的求解公式Rd=XLCUE2-Un2Un---(1)]]>其中UE為系統(tǒng)相電壓，Un為中性點電壓，XLC為系統(tǒng)容抗(L與C的并聯(lián)阻抗值)。
如果系統(tǒng)發(fā)生了諧振使中性點電壓升高，則需要通過控制可控硅的導通角改變消弧線圈一次側的等效電抗，使消弧線圈遠離諧振點運行，降低中性點的過電壓。如果通過接地電阻判斷發(fā)生了接地故障，則需要消弧線圈運行在諧振點，補償流過故障點的電容電流，2秒后再次使消弧線圈遠離諧振點運行，如果中性點電壓降到15％相電壓以下，則系統(tǒng)發(fā)生了瞬間接地，接地故障消除；如果中性點電壓仍然在15％相電壓以上，則表明接地故障仍未消除，認為發(fā)生了永久性接地故障，快速使消弧線圈運行在諧振點，并報警輸出。
權利要求
1.一種相控式消弧線圈故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，將相控式消弧線圈系統(tǒng)接在電網系統(tǒng)中；第二步，利用相控式消弧線圈系統(tǒng)中的消弧線圈控制器檢測中性點的電壓及系統(tǒng)電流，如果檢測到中性點電壓升高到設定值，控制其計算出系統(tǒng)的接地電阻，初步判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)；第三步，通過消弧線圈控制器設定的接地類型判據判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)，控制相控式消弧線圈的二次繞組的可控硅導通角改變消弧線圈的運行狀態(tài)，如果最后判定系統(tǒng)發(fā)生永久性接地，則使消弧線圈遠離諧振點運行，并發(fā)出報警通知。
2.根據權利要求1所述的相控式消弧線圈故障檢測方法，其特征是，所述的接地電阻，其求解公式為Rd=XLCUE2-Un2Un,]]>其中UE為系統(tǒng)相電壓，Un為中性點電壓，XLC為系統(tǒng)容抗，L與C的并聯(lián)阻抗值。
3.根據權利要求1或者2所述的相控式消弧線圈故障檢測方法，其特征是，根據計算出的接地電阻，判斷系統(tǒng)發(fā)生接地故障或是系統(tǒng)中性點發(fā)生諧振過電壓。
4.根據權利要求3所述的相控式消弧線圈故障檢測方法，其特征是，如果系統(tǒng)發(fā)生諧振，則通過控制可控硅的導通角改變消弧線圈一次側的等效電抗，使消弧線圈遠離諧振點運行，降低中性點的過電壓。
5.根據權利要求3所述的相控式消弧線圈故障檢測方法，其特征是，如果系統(tǒng)發(fā)生接地故障，控制可控硅導通角，使消弧線圈運行在諧振點附近，幾秒后，使消弧線圈遠離諧振點運行，如果中性點電壓下降到設定值以下，則認為系統(tǒng)發(fā)生了瞬間接地，如果中性點電壓仍然很高則重新使消弧線圈運行在諧振點，認為系統(tǒng)發(fā)生了永久性接地故障，報警通知發(fā)生接地故障。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣技術領域的相控式消弧線圈故障檢測方法。本發(fā)明首先將相控式消弧線圈系統(tǒng)接在電網系統(tǒng)中；然后利用消弧線圈控制器檢測中性點的電壓及系統(tǒng)電流，如果檢測到中性點電壓升高到設定值，控制其計算出系統(tǒng)的接地電阻，初步判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)；最后通過控制器設定的接地類型判據判定系統(tǒng)運行的接地狀態(tài)，控制相控式消弧線圈的二次繞組的可控硅導通角改變消弧線圈的運行狀態(tài)，如果最后判定系統(tǒng)發(fā)生永久性接地，則使消弧線圈遠離諧振點運行，并發(fā)出報警通知。本發(fā)明引入了接地電阻輔助判別方法，充分考慮了系統(tǒng)中性點過電壓的各種情況，使接地故障類型的檢測更加準確。
文檔編號H02H9/00GK101071146SQ20071004196
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權日2007年6月14日
發(fā)明者王建忠, 倪浩宏, 姚瑞清 申請人:思源電氣股份有限公司