CN101303387A - 直流注入式选线定位***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流注入式选线定位***及其方法。它利用故障时的中性点对地电压为直流信号的产生提供电源，向故障***注入直流，通过检测直流信号的流通情况实现故障选线和定位功能。其结构为：它包括接地变压器、直流电流发生器、控制装置和故障指示器FD；其中接地变压器接到***母线上，通过接地变压器一次线圈向故障***注入直流；接地变压器一次侧中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接母线电压互感器二次侧，监测配电***是否发生单相接地故障，控制直流电流投切，同时测量注入直流电流大小，根据所测直流电流大小调节注入直流电流的大小；故障指示器FD安装于每条馈线的出口，馈线上间隔一定距离也安装故障指示器FD，用来检测注入的直流电流，选择故障线路及故障定位。

Description

直流注入式选线定位***及其方法
技术领域
本发明涉及一种电力***配电网中接地故障检测技术，尤其涉及一种中性点不接地或经消弧线圈接地***用的直流注入式选线定位***及其方法。
背景技术
在我国，对于目前运行的配电网，由于***中性点不接地或经消弧线圈接地，发生单相接地故障后不形成短路回路，只有***分布电容引起的很小的零序电流。国内外各种查找单相接地故障的装置就是根据这些比较小的故障量作为判断依据，误判率比较大。配电网正常运行时，三相电压对称，中性点对地电压为零，而故障时，***中性点电压升高，随过渡电阻的不同，中性点对地电压升高的程度不同，金属性接地故障时最大，可升高到相电压。在已有的选线定位原理中只用到了故障时零序电压的相位作为参考相位，而没有应用零序电压的大小。
国内外高校和厂家推出三种类型的接地选线定位装置，分别是：反应单相接地故障暂态量的选线定位装置、反应单相接地故障稳态量的选线定位装置、利用“注入法”原理构成的选线定位装置。前两种现有技术的缺陷为：对于反映故障暂态量的选线定位方法，有故障电气量存在时间短不易采集故障数据的缺陷；对于反映故障稳态量的选线定位方法，存在电气量幅值偏小的缺陷，由于故障分量幅值太小，造成判据失灵，降低了装置的可靠性。而已有的“注入法”选线定位原理是从母线电压互感器二次侧的故障相注入一特殊的不同于基波的交流信号，需专门的信号发生装置和信号检测装置实现单相接地故障的选线和定位。受电压互感器容量的限制，所注入的交流信号比较小，受干扰的影响很大，对注入信号的检测技术要求较高，也没能使选线定位的准确度达到现场满意的要求。以上三类选线定位装置在高过渡电阻故障时，准确率较低，有的无法选出故障线路，也不能找出故障点。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前对于注入交流信号需外加专门的信号发生装置和信号检测装置且对注入信号检测装置的技术要求较高而且易受干扰的缺陷，也为了充分利用故障时零序电压的信号，还为了解决高过渡电阻故障时的选线定位问题，提供一种在配电网发生单相接地故障后，利用故障时的中性点对地电压为直流信号的产生提供电源，向故障***注入直流，通过检测直流信号的流通情况实现故障选线和定位功能的直流注入式选线定位***及其方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种直流注入式选线定位***，它包括接地变压器、直流电流发生器、控制装置和故障指示器FD；其中接地变压器接到***母线上，用于***故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接地变压器的一次线圈向故障***注入直流；接地变压器一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接到母线电压互感器的二次侧，监测配电***是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，根据所测直流电流的大小调节注入的直流电流的大小；故障指示器FD安装于每条馈线的出口，馈线上间隔一定距离也安装故障指示器FD，用来检测注入的直流电流，选择故障线路及故障定位。
所述直流电流发生器由硅堆D串接电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成，硅堆D整流产生直流电流，所串电阻R为限流电阻，用可变电阻，通过调节限流电阻的大小，达到调整注入直流电流大小的目的；投切开关K用于控制直流电流的投入和切除；直流测量传感器MA，用来测量注入直流的大小，根据其测量值调节限流电阻R的大小。
一种直流注入式选线定位***的选线定位方法，
a当发生单相接地故障时，接地变压器一次侧中性点对地电压升高，随着故障点过渡电阻大小不同而不同，最高升高到相电压，该电压为直电流发生器提供电源；
b控制装置控制开关K闭合，中性点对地电压加在直流电流发生器上而产生直流，并通过接地变压器的一次线圈注入故障***；
c同时，控制装置测量接地变压器一次侧中性点对地支路上的直流电流，并根据故障指示器FD灵敏度的要求调节限流电阻的大小，从而使注入***的直流电流得到调节；
d注入的直流电流在接地变压器一次侧中性点、接地变压器一次绕组、故障线路故障相和故障点之间形成回路，即只有故障馈线的故障相为直流电流形成了通路，通过观察安装于馈线出口处的故障指示器FD的指示情况，直流电流指示最大的为故障线路，实现故障选线的功能；
e选出故障线路后，沿故障线路观察故障指示器的指示情况，故障区段在有故障指示和没有故障指示的区段上，这就是故障定位功能，两故障指示器之间距离越小，定位精度越高；
f当故障线路被选出并且找到了故障点，控制部分控制开关K断开切除直流电流发生器的电源而停止直流注入。
本发明由接地变压器、直流电流发生器、控制部分和故障指示器FD组成。接地变压器接到***母线上，用于***故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接地变压器的一次线圈向故障***注入直流。接地变压器一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，由硅堆D串接电阻R和投切开关K构成。硅堆D用于整流产生直流电流，所串电阻R为限流电阻，用可变电阻，通过调节限流电阻的大小，达到调整注入直流电流大小的目的；投切开关K用于控制直流电流的投入和切除。MA为直流测量传感器，用来测量注入直流的大小，根据其测量值调节限流电阻R的大小。控制部分接到母线电压互感器的二次侧，监测配电***是否发生单相接地故障，并通过投切开关控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，根据所测直流电流的大小调节限流电阻，从而调节注入的直流电流的大小。故障指示器FD用来检测注入的直流电流，安装于每条馈线的出口，用于选择故障线路，如图1所示每相均安装，沿线路间隔一定距离在每一相上装设故障指示器FD，用于故障定位。
直流注入式选线定位原理如下，当配电网正常运行时，***对称，三相对地电压均为相电压，接地变压器一次侧中性点对地电压为零，直流发生器与***是断开的，直流电流发生器不工作。当发生单相接地故障时，接地变压器一次侧中性点对地电压升高，随着故障点过渡电阻大小不同而不同，最高升高到相电压，该电压为直电流发生器提供电源。具体过程描述如下：当控制部分检测到***发生单相接地故障时，控制部分控制开关K闭合，中性点对地电压加在直流电流发生器上而产生直流，并通过接地变压器的一次线圈注入故障***。同时，控制部分测量接地变压器一次侧中性点对地支路上的直流电流，并根据故障指示器FD灵敏度的要求调节限流电阻的大小，从而使注入***的直流电流得到调节。假设图1中馈线n发生单相接地故障，直流电流的流通回路如图1虚线所示，可见注入的直流电流在接地变压器一次侧中性点、接地变压器一次绕组、故障线路故障相和故障点之间形成回路，即只有故障馈线的故障相为直流电流形成了通路，因此观察安装于馈线出口处的故障指示器FD的指示情况，直流电流指示最大的为故障线路，实现故障选线的功能。选出故障线路后，沿故障线路观察故障指示器的指示情况，故障区段在有故障指示和没有故障指示的区段上，这就是故障定位功能，两故障指示器之间距离越小，定位精度越高。当故障线路被选出并且找到了故障点，控制部分控制开关K断开切除直流电流发生器的电源而停止直流注入。
本发明的有益效果是：
(1)巧妙地利用故障时产生的中性点对地电压不为零的特点，让其为直流信号发生器提供电源，并利用接地变压器的一次线圈将直流注入故障***；
(2)由于注入的直流电流只在故障线路的故障相有流通回路，所以故障线路中有直流电流流过而非故障线路中没有直流电流流过，使故障线路和非故障线路之间故障判据差别显著，从而提高了选线的准确程度；
(3)根据直流电流流通回路的特点可以实现故障点定位，本发明利用在线路的每一相上间隔一定距离安装故障指示器的方法实现故障定位；
(4)能够解决高过渡电阻故障时的选线定位问题；
(5)根据故障指示器检测直流电流灵敏度的要求自适应地调节注入直流电流的大小，既满足检测灵敏度的要求，又不使线路上流过的直流电流过大。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图。
其中，1.接地变压器，2.控制装置，3.电压互感器，4.故障指示器FD。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
图1中，直流注入式选线定位***包括接地变压器1、直流电流发生器、控制装置2和故障指示器FD4；其中接地变压器1接到***母线上，用于***故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接地变压器1的一次线圈向故障***注入直流；接地变压器1一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置2接到母线电压互感器3的二次侧，监测配电***是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，根据所测直流电流的大小调节注入的直流电流的大小；故障指示器FD 4安装于每条馈线的出口，馈线上间隔一定距离也安装故障指示器FD，用来检测注入的直流电流，选择故障线路及故障定位。
直流电流发生器由硅堆D串接电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成，硅堆D整流产生直流电流，所串电阻R为限流电阻，用可变电阻，通过调节限流电阻的大小，达到调整注入直流电流大小的目的；投切开关K用于控制直流电流的投入和切除；直流测量传感器MA，用来测量注入直流的大小，根据其测量值调节限流电阻R的大小。
一种直流注入式选线定位***的选线定位方法，
a当发生单相接地故障时，接地变压器一次侧中性点对地电压升高，随着故障点过渡电阻大小不同而不同，最高升高到相电压，该电压为直电流发生器提供电源；
b控制装置控制开关K闭合，中性点对地电压加在直流电流发生器上而产生直流，并通过接地变压器的一次线圈注入故障***；
c同时，控制装置测量接地变压器一次侧中性点对地支路上的直流电流，并根据故障指示器FD灵敏度的要求调节限流电阻的大小，从而使注入***的直流电流得到调节；
d注入的直流电流在接地变压器一次侧中性点、接地变压器一次绕组、故障线路故障相和故障点之间形成回路，即只有故障馈线的故障相为直流电流形成了通路，通过观察安装于馈线出口处的故障指示器FD的指示情况，直流电流指示最大的为故障线路，实现故障选线的功能；
e选出故障线路后，沿故障线路观察故障指示器的指示情况，故障区段在有故障指示和没有故障指示的区段上，这就是故障定位功能，两故障指示器之间距离越小，定位精度越高；
f当故障线路被选出并且找到了故障点，控制部分控制开关K断开切除直流电流发生器的电源而停止直流注入。
本发明未详述内容均为公知技术，不再赘述。
实施例1：
在某采油厂一变电所对直流注入式选线定位原理对高过渡电阻情况进行了接地试验，记录如表1。
从表1可以看出，过渡电阻较高时，故障点流过的注入直流电流较大，能够满足故障指示器检测精度的要求。随着过渡电阻的增加，故障点流过的注入直流减小，但也能够满足检测灵敏度的要求。
从表1还可以看出，当直流电流发生器所串限流电阻发生改变时，对注入直流电流的大小有影响，随着所串电阻的增加，直流电流发生器输出直流减小，限流电阻起到了调节注入直流电流大小的作用，但当过渡电阻一定时，对故障点直流电流影响不大，因此注入较小的直流电流，也能保证故障线路上对直流电流的检测精度要求。
表12008年2月17日星期日接地项目试验记录
Figure A20081001499600061

Claims (3)

1、一种直流注入式选线定位***，其特征是：它包括接地变压器、直流电流发生器、控制装置和故障指示器FD；其中接地变压器接到***母线上，用于***故障时取中性点对地电压作为直流电流发生器的电源，并通过接地变压器的一次线圈向故障***注入直流；接地变压器一次侧的中性点N和大地之间接直流电流发生器，控制装置接到母线电压互感器的二次侧，监测配电***是否发生单相接地故障，并控制直流电流的投切，同时测量注入直流电流的大小，根据所测直流电流的大小调节注入的直流电流的大小；故障指示器FD安装于每条馈线的出口，馈线上间隔一定距离也安装故障指示器FD，用来检测注入的直流电流，选择故障线路及故障定位。
2、根据权利要求1所述的直流注入式选线定位***，其特征是：所述直流电流发生器由硅堆D串接电阻R和投切开关K、直流测量传感器MA构成，硅堆D整流产生直流电流，所串电阻R为限流电阻，用可变电阻，通过调节限流电阻的大小，达到调整注入直流电流大小的目的；投切开关K用于控制直流电流的投入和切除；直流测量传感器MA，用来测量注入直流的大小，根据其测量值调节限流电阻R的大小。
3、一种权利要求1所述直流注入式选线定位***的选线定位方法，其特征是：
a当发生单相接地故障时，接地变压器一次侧中性点对地电压升高，随着故障点过渡电阻大小不同而不同，最高升高到相电压，该电压为直电流发生器提供电源；
b控制装置控制开关K闭合，中性点对地电压加在直流电流发生器上而产生直流，并通过接地变压器的一次线圈注入故障***；
c同时，控制装置测量接地变压器一次侧中性点对地支路上的直流电流，并根据故障指示器FD灵敏度的要求调节限流电阻的大小，从而使注入***的直流电流得到调节；
d注入的直流电流在接地变压器一次侧中性点、接地变压器一次绕组、故障线路故障相和故障点之间形成回路，即只有故障馈线的故障相为直流电流形成了通路，通过观察安装于馈线出口处的故障指示器FD的指示情况，直流电流指示最大的为故障线路，实现故障选线的功能；
e选出故障线路后，沿故障线路观察故障指示器的指示情况，故障区段在有故障指示和没有故障指示的区段上，这就是故障定位功能，两故障指示器之间距离越小，定位精度越高；
f当故障线路被选出并且找到了故障点，控制部分控制开关K断开切除直流电流发生器的电源而停止直流注入。
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