CN102621451B - 基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法及***，该方法包括以下步骤：利用电子式互感器采集配电线路的瞬时电流和相电压；分离瞬时电流中的电容电流分量，当检出的电容电流大于预先设置的阀值时，则判断该相线路发生单相接地故障；比较电子式互感器采集的相电压，当相电压突变，判断发生界内接地故障。

Description

基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种配电线路接地故障检测技术，尤其涉及一种基于“瞬时信号法”的配电线路单相接地故障检测方法及***。
背景技术
电线路发生的故障大多为单相接地故障，由于配网大都为小电流接地***，发生单相接地故障后，故障电流非常微小，传统的零序分量判断法灵敏度差，误报率高，开关不能准确判断出故障在界内还是界外，看门狗失效。
尤其是对于城市电网，变电站内安装有消弧线圈，用于补偿线路发生单相接地故障后的电容电流，补偿后的零序电流分量几乎完全没有，判断单相接地故障不准确，可靠性低，而且无法判断瞬时性接地、间歇接地等故障类型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法及***，以解决现有技术存在的单相接地故障判断不准确、可靠性低等问题。
为了解决上述问题，本发明提供的基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法，包括以下步骤：利用电子式互感器采集配电线路的瞬时电流和相电压；分离瞬时电流中的电容电流分量，当检出的电容电流大于预先设置的阀值时，则判断该相线路发生单相接地故障；比较电子式互感器采集的相电压，当相电压突变，判断发生界内接地故障。
根据上述基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法的一种优选实施方式，其中，还包括以下步骤：延时，然后第一次检测接地故障是否消失，若消失，则判断为瞬时性故障，配电线路的分界开关不动作，若未消失，则将分界开关分闸；第二次检测接地故障是否消失，若消失，则判断为界内故障并报警，若未消失，则将分界开关重合闸。
根据上述基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法的一种优选实施方式，其中，所述延时的时间为一分钟。
为了解决上述问题，本发明提供的基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测***，包括：电子式互感器，用于采集配电线路的瞬时电流和相电压；接地故障检测模块，与所述电子式互感器连接，用于分离瞬时电流中的单相对地电容电流，比较单相对地电容电流与预先设置的阈值，并判断是否发生接地故障及输出驱动信号；控制器，与所述电子式互感器和接地故障检测模块连接，用于接收所述驱动信号，并根据配电线路的相电压，判断是否发生界内接地故障以及输出相应的开关控制信号；开关本体，与所述控制器连接，用于根据所述控制器输出的开关控制信号进行分合闸动作。
本发明通过实时检测三相配电线路的瞬时电容电流，并利用其他多种瞬时信号作为判据，不但可以准确判断发生单相接地故障，而且可以进一步判断故障类型并借此采取相应的动作。可见，本发明不但测量数据及故障判断准确可靠，而且功能更加全面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测***优选实施例及其应用的原理结构示意图；
图2为本发明基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法优选实施例的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图和具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示意性的示出了本发明基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测***优选实施例的结构及其应用时与配电线路的耦接关系，如图所示，本优选实施例包括电子式互感器8、开关本体7、接地故障检测模块6、控制器5。其中，电子式互感器8与三相配电线路9耦接，用于采集配电线路的各类电压电流信号，包括瞬时电流信号，例如单相对地电容电流、五次谐波、首半波、电流、相电压等信号。接地故障检测模块6与电子式互感器8、控制器5连接，用于分离瞬时电流中的单相对地电容电流，比较单相对地电容电流与预先设置的阈值(例如10A)，并判断是否发生接地故障及输出驱动信号。控制器5与电子式互感器8和接地故障检测模块6连接，用于接收驱动信号，并根据配电线路的相电压，判断是否发生界内接地故障以及输出相应的开关控制信号开关本体7与控制器5连接，用于根据控制器5输出的开关控制信号进行分合闸动作。
在图1所示的本优选实施例中，控制器5所需电源由电压转换电路2供应，电压转换电路2耦接于配电线路9和控制器5之间，其对获取自配电线路9的电源进行变压、整流或滤波等处理，以供应控制器5。
图2示出了本发明基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法优选实施例的多个步骤，其可由图1所示的优选实施例实现。配电线路在正常运行过程中，线路对地之间有杂散分布电容，电容由于电缆线路带有高压电而充满了电荷，当该线路发生单相接地时，分布电容在接地点位置形成放电通道，在几十毫秒内形成瞬时的电容放电电流。鉴于此，在图2所示优选实施例中，如步骤S101，利用电子式互感器8的精度高、测量频率范围快的特点，用电子式互感器8作为前端的传感器，采集配电线路9发生单相接地的瞬时电流信号。如步骤103，瞬时电流信号传递给接地故障检测模块6。接地故障检测模块6由模拟电流和集成芯片组成，组成专门的滤波检测电流，用于分离出单相接地的瞬时电流信号中的电容电流分量，然后利用比较电路，与预先设置的阀值进行比较，当检出信号大于阀值时，接地故障检测模块6判断该线路可能发生单相接地故障，并且发生接地点位于电子式互感器8安装点后端的位置(安装点向变电站的方向为前端，向用电负荷的方向为后端)，否则返回步骤S101。
进一步，为了避免由于负荷电流波动引起的干扰信号，如步骤S105，，需要对配电线路9当时的相电压信号进行判断。接地相的相电压由于被接地点短路而会下降，甚至电压为零，而非接地相的线路由于要保持线电压不变，而会升高。结合上面检测到的瞬时电容电流的信号，控制器5判断线路后端真正发生单相接地故障，也可称为发生界内接地故障，否则返回步骤S101。
接地故障包括永久性接地故障，间歇接地故障，瞬时接地故障等类型。对于永久性接地故障，对电网运行危害极大，后几种接地故障需要报警，但是可以不断电检修。因此，在检测接地故障时，需要区分出接地故障的类型。
对于永久性接地故障，控制器可以控制开关进行分合闸操作，用以进一步利用重合闸的方法确认接地故障是否发生在界内，例如，在步骤S107中，延时一分钟，当然在本发明其他实施例中，也可以延时30秒或90秒等。并在步骤S109中，检测接地故障是否消失，若消失，则进入步骤S111，控制器5判断该次接地故障为瞬时性故障，并且不向开关本体7发出控制信号，配电线路9的开关本体7不动作。步骤S109中，若接地故障未消失，则进入步骤S113，控制器5则向开关本体7发出分闸信号。接着在步骤S115中，由控制器5根据电子式互感器8发出的电压信号和电流信号，再次检测接地故障是否消失，若消失，则执行步骤S117，控制器5判断该次接地故障为界内故障并报警，若未消失，则执行步骤S119，由控制器5向开关本体7发出合闸控制信号，使得开关本体7重合闸。
本产品以电子式互感器采集的瞬时信号为判据，利用其进行故障判断，可以准确检测到接地电阻≤600Ω的单相接地故障，并且区分出故障在界内还是界外。可见，本发明在检测及处理配电线路接地故障时，具有准确可靠、功能全面的优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用电子式互感器采集配电线路的瞬时电流和相电压；
分离瞬时电流中的电容电流分量，当检出的电容电流大于预先设置的阀值时，则判断该相线路发生单相接地故障；
比较电子式互感器采集的相电压，当相电压突变，判断发生界内接地故障；
其中，还包括以下步骤：
延时，然后第一次检测接地故障是否消失，若消失，则判断为瞬时性故障，配电线路的分界开关不动作，若未消失，则将分界开关分闸；
第二次检测接地故障是否消失，若消失，则判断为界内故障并报警，若未消失，则将分界开关重合闸。
2.根据权利要求1所述的基于瞬时信号法的配电线路单相接地故障检测方法，其特征在于，所述延时的时间为一分钟。
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