CN107121622A - 新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于故障指示技术领域，涉及单相接地故障技术，尤其涉及一种新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法，其***包括安装在配电室内二次***中的信号源、安装在三相A相、B相、C相上的采集单元以及汇集单元，该方法依次为施加注入源、故障判据、数据上传平台。本发明改变了由单一判据来判断单相接地故障的方式，极大的增加接地判断的可靠性，在故障指示技术领域将具有引领地位；其实现方法相对简单，指示效果大大提高。

Description

新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法

技术领域

本发明属于故障指示技术领域，涉及单相接地故障技术，尤其涉及一种新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法。

背景技术

我国配电网一般采用小电流接地方式，发生单相接地故障时单相接地电流又很小，线路电流变化不大，电网可以继续运行，但这又给故障定位带来很大问题。

现有信号注入法：是在变电站内变压器中性点处增设中值电阻，当发生接地故障时，按照一定的序列投切这个中值电阻，引起母线到故障点沿线线路电流的变化，通过现有外施信号型故障指示***进行定位。此法增加一次设备，操作危险。

现有暂态录波法：暂态录波型故障指示***采集单元进行电场和电流的采样并计算，如果满足录波启动条件启动三相录波并上传汇集单元判断进行定位并将录波数据上传平台，平台根据录波数据可以进行二次判据，并起到故障追溯的作用。

但此两种接地故障判据的应用相互孤立，无法融合应用，造成接地故障仍然不理想，仍然无法减轻一线工作人员的工作量。

发明内容

本发明针对上述的问题，提供了一种新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，

一种新型故障指示***，包括安装在配电室内二次***中的信号源、安装在三相A相、B相、C相上的采集单元以及汇集单元；

所述信号源，是通过采集A相、B相、C相、开口三角的电压判断接地故障后，通过三相五柱式PT或消弧线圈的副圈向电网中注入频率介于与2 之间(设配电网的工频频率为)的注入信号，设注入信号的频率为；

所述采集单元包括罗氏线圈及调理电路、取电线圈、电源模块、电池模块、主控模块和RF输出模块；

所述汇集单元，负责汇集采集单元信息，通过合成零序电流作为暂态录波法的依据，并且将每一相的录波值进行带通滤波，得到注入信号作为信号注入法的依据。

一种利用新型故障***指示接地故障的方法，具体步骤如下：

a)施加注入源，注入信号频率选择主要考虑方便信号的提取和检测；

b)故障判据，通过新型故障指示***采集单元的录波数据上传至汇集单元，汇集单元对数据进行数字滤波器等算法处理，分别对暂态信号判据和注入信号判据进行隶属度融合，做出本地故障判据；

c)将录波数据上传至平台，做二次判断和故障追溯用。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

本发明改变了由单一判据来判断单相接地故障的方式，极大的增加接地判断的可靠性，在故障指示技术领域将具有引领地位；其实现方法相对简单，指示效果大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为信号源的流程框图；

图2为采集单元的流程框图；

图3为汇集单元的流程框图；

图4为故障定位原理示意图；

图5为故障定位原理示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

本发明提供了一种新型故障指示***以及利用该***指示接地故障的方法，本发明是从两部分对其进行描述的，一部分是***部分，另一部分则是使用部分，也可以认为是工作原理部分；其***部分则是由信号源，采集单元，汇集单元组成。

如图1-图3所示，

其信号源，安装于配电室内即可，此信号源仅需安装于二次***，安装安全方便。此信号源的功能是通过采集A相、B相、C相、开口三角的电压判断接地故障后，通过三相五柱式PT或消弧线圈的副圈向电网中注入频率介于与2 之间(设配电网的工频频率为)的注入信号，设注入信号的频率为；

创新点：不用动一次设备，从二次电压互感器发信号，耦合到一次，进而使一次电路产生互感信号电流，使故障指示***动作。

其采集单元，安装于A相、B相、C相线路上，包括罗氏线圈及调理电路、取电线圈、电源模块、电池模块、主控模块和RF输出模块；

其汇集单元，负责汇集采集单元信息，通过合成零序电流作为暂态录波法的依据，并且将每一相的录波值进行带通滤波，得到注入信号作为信号注入法的依据。

在对本发明的工作原理进行说明之前，首先要说一下，信号注入法的原理：

配网中性点不接地***分为中性点不接地***，中性点经高阻接地***和中性点经消弧线圈接地***。a)对于中性点不接地及经高阻接地***：

正常运行时，三相电压均为正常相电压且对称，零序电压为零，TV二次电压分别为UAN＝UBN＝UCN＝57.7V，ULN＝0V。当配电网发生单相接地时，如图4中线路Ln的A相发生单相接地，***A相对地电压降为零，B、C两相对地电压升至原电压的倍，其二次电压也同样升高倍，零序电压升高为相电压，分别为UAN＝0V，UBN＝UCN＝ULN＝100V。可见，TV的A相一次绕组被短接，A相二次绕组中也无感应电压，使TV的A相处于不工作的“闲置”状态。正是利用这一特点，将外加诊断信号注入到故障***中。

装置通过对上述电压变化的检测，判断出A相接地，并自动地将信号电源跨接在A、N端子之间，在A相TV二次绕组注入信号电流，如图1中虚线①所示。由于A相TV一次绕组处于被短接状态，二次绕组中的注入信号电流必然会感应到一次侧，即注入信号电流只在该接地相中流通，其回路如图1中虚线②所示。

由图4可以看出，注入的信号电流仅在变电站与接地点之间的一段线路中流通，越过接地点后，注入信号将不再存在。在变电站与接地点之间存在分支的情况下，注入信号也不会流入无接地故障的分支中。利用这一特点，通过采集单元采集录波数据，上传汇集单元后，由汇集单元进行滤波处理，如有注入信号即可查找出接地分支和接地点的确切位置，实现接地点的定位。

b)对于中性点经消弧线圈接地***：

图5所示。信号源装置与中性点经中性点及高阻接地***一样，只是注入通过消弧线圈的辅助线圈处注入。

信号注入回路通过带通滤波器接至消弧线圈的副圈，在电网接地的情况下，信号注入装置通过消弧线圈的副圈向***注入电流信号。通过采集单元采集录波数据，上传汇集单元后，由汇集单元进行滤波处理，如有注入信号即可查找出接地分支和接地点的确切位置，实现接地点的定位。

较现有的外施信号注入原理更安全可靠，注入信号耦合到一次侧仅需 20mA左右，对电能质量影响较少。并可以将外施信号故障指示***与暂态录波型故障指示***功能融合到一起，提高故障指示***接地判断的准确性。

本发明的基于信号注入法及暂态录波法融合的新型故障指示***，所述配电网上均装设有三相五柱式PT做绝缘监视用，在中性点不接地或中性点经高阻接地的配网***中信号注入装置接PT二次出线，判断接地故障并通过故障相注入特定恒频信号；在中性点经消弧线圈接地的***中信号注入装置接PT 二次出线，判断接地故障并通过与消弧线圈相配合的消弧线圈副圈注入特定恒频信号。新型故障指示***工作包括以下步骤：

a)施加注入源，注入信号频率选择主要考虑方便信号的提取和检测。由于人为注入的检测信号的强度要比电力***中的任何固有信号(基波和各次谐波) 都弱很多，所以为了使注入信号不被电力***的固有信号所淹没，应使注入信号与电力***地任何固有信号具有不同的特征。例如可以选用基波频率f_sig介于工频第N次与N+1次(N为自然数)谐波之间的电流信号。

采样频率的选择主要考虑便于信号处理和分析。对于注入信号的分析和计算而言，工频及各次谐波信号均为干扰信号，在进行运算时应设法滤去，为了方便地用数字的方法滤除这些分量，应使信号处理***的采样频率为工频频率的整数倍，即：

f_s＝P·f₁

其中P为正整数，一般为偶数。

同时为了便于对注入信号进行处理和运算，希望对注入信号每个基波周期的采样点数也为整数，即：

f_s＝Q·f_sig

Q为正整数，一般也取为偶数。

所以综合上述分析，注入信号的基波频率应该取为：

本发明所选取注入信号计算***的对地容抗和检测接地故障，由于电容的容抗与信号的频率成反比，频率越高容抗越小，所以为了提高计算的精确度和分辨率，减小线路电感对计算的影响，注入信号的频率不宜选取过高，所以本发明所选取的注入频率介于50HZ与100HZ之间的激励信号，在此注入信号的频率为83.3HZ，此频率在高阻接地故障中应用效果很好；

b)故障判据，通过新型故障指示***采集单元的录波数据上传至汇集单元，汇集单元对数据进行数字滤波器等算法处理，分别对暂态信号判据和注入信号判据进行隶属度融合，做出本地故障判据；

c)将录波数据上传至平台(该平台主要指的是配网线路监测***平台软件：该平台用于显示变电站对应线路下的设备运行情况正常与否，监测的设备主要包括采集单元、LTU、FTU、TTU，每个变电站下都对应有一条或者多条线路，每条线路都对应一张SVG图形，通过查看图形界面上设备安装点是否有闪烁来判断设备有无出现故障；也可进行二次算法判断)，做二次判断和故障追溯用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种新型故障指示***，其特征在于，包括安装在配电室内二次***中的信号源、安装在三相A相、B相、C相上的采集单元以及汇集单元；

所述信号源，是通过采集A相、B相、C相、开口三角的电压判断接地故障后，通过三相五柱式PT或消弧线圈的副圈向电网中注入频率介于f₀与2f₀之间的注入信号；

所述采集单元包括罗氏线圈及调理电路、取电线圈、电源模块、电池模块、主控模块和RF输出模块；

所述汇集单元，负责汇集采集单元信息，通过合成零序电流作为暂态录波法的依据，并且将每一相的录波值进行带通滤波，得到注入信号作为信号注入法的依据。

2.一种利用权利要求1中的新型故障***指示接地故障的方法，其特征在于，具体步骤如下：

a)施加注入源，注入信号频率选择主要考虑方便信号的提取和检测；

b)故障判据，通过新型故障指示***采集单元的录波数据上传至汇集单元，汇集单元对数据进行数字滤波器等算法处理，分别对暂态信号判据和注入信号判据进行隶属度融合，做出本地故障判据；

c)将录波数据上传至平台，做二次判断和故障追溯用。