CN110247382A - 一种中性点接地方式投切装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种中性点接地方式投切装置及方法，在配电网正常运行时，控制器断开接地电阻器的控制开关，同时监测电网电容电流，确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态。在配电网刚发生单相接地故障时，控制器按照可调电容器组的组合状态，将消弧线圈调节至过补偿状态，充分发挥消弧线圈接地方式下故障点残余电流小、减缓故障相恢复电压上升速度的作用,使瞬时性故障自动消失。在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关，使中性点通过消弧线圈接地的同时，经接地电阻器接地。

Description

一种中性点接地方式投切装置及方法

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种中性点接地方式投切装置及方法。

背景技术

三相交流电力***中性点与大地之间的电气连接方式，称为配电网中性点接地方式。中性点接地方式涉及配电网的安全可靠性、经济性。6-35kV配电网一般采用中性点非有效接地方式，中性点非有效接地方式包括：经消弧线圈接地和经电阻接地。不同的中性点接地方式具有各自的优缺点，中性点经消弧线圈接地方式具有单相接地残余电流小、可持续供电的优点，但是存在产生谐振过电压的问题；中性点经电阻接地方式对防止谐振过电压有一定的优越性，但是增大了接地故障时的接地电流。

中性点接地方式的选择，应使配电网具有较好的运行特性，在不同工况下选择不同的接线方式，对配电网的安全稳定运行具有重要意义。但是目前配电网中性点接地方式普遍为单一的接地方式，由于每种接地方式都有其不足之处，在配电网***日益复杂的情况下，现有的单一的中性点接地方式，不能够有效的消除配电网所发生的故障。

发明内容

为了解决现有的单一的中性点接地方式，不能够有效消除配电网所发生的故障的问题，本申请通过以下实施例，公开了一种中性点接地方式投切装置及方法。

在本申请第一方面，公开了一种中性点接地方式投切装置，包括：

控制器、连接至***中性点的消弧线圈以及通过控制开关连接至***中性点的接地电阻器；

所述控制器用于在配电网正常运行时，断开所述控制开关，监测电网电容电流，并确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态；

所述控制器还用于在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组的组合状态，将所述消弧线圈调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关。

可选的，所述装置还包括故障选线及定位模块；

所述故障选线及定位模块用于在所述控制开关闭合之后，获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。

可选的，所述装置还包括接地变压器；

所述接地变压器用于提供所述***中性点。

在本申请第二方面，公开了一种中性点接地方式投切方法，该方法应用于本申请第一方面公开的中性点接地方式投切装置中的控制器，所述中性点接地方式投切装置还包括连接至***中性点的消弧线圈以及通过控制开关连接至***中性点的接地电阻器，所述方法包括：

在配电网正常运行时，断开所述控制开关，监测电网电容电流，并确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态；

在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组的组合状态，将所述消弧线圈调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关。

可选的，所述方法还包括：

在所述控制开关闭合之后，故障选线及定位模块获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。

本申请实施例公开了一种中性点接地方式投切装置及方法，在配电网正常运行时，控制器断开接地电阻器的控制开关，同时监测电网电容电流，确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态。在配电网刚发生单相接地故障时，控制器按照可调电容器组的组合状态，将消弧线圈调节至过补偿状态，充分发挥消弧线圈接地方式下故障点残余电流小、减缓故障相恢复电压上升速度的作用,使瞬时性故障自动消失。在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关，使中性点通过消弧线圈接地的同时，经接地电阻器接地。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种中性点接地方法投切装置的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有的单一的中性点接地方式，不能够有效消除配电网所发生的故障的问题，本申请通过以下实施例，公开了一种中性点接地方式投切装置及方法。

本申请第一实施例公开了一种中性点接地方式投切装置，参见图1所示的结构示意图，该装置包括：

控制器1、连接至***中性点的消弧线圈2以及通过控制开关3连接至***中性点的接地电阻器4。

在一种实现方式中，所述装置还包括Z型接地变压器B。所述Z型接地变压器B用于提供所述***中性点。

所述控制器1用于在配电网正常运行时，断开所述控制开关3，监测电网电容电流，并确定消弧线圈2的可调电容器组C的组合状态。

所述控制器1还用于在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组C的组合状态，将所述消弧线圈2调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关3。

在本实施例中，中性点接地方式较为灵活，以消弧线圈接地为基础,同时配置一个可投切的接地电阻器,以达到补偿电容电流、降低过电压水平和实现接地故障检测的目的。

以下结合图1所示的结构示意图，按照电网正常运行、配电网发生单相瞬时接地故障和配电网发生单相永久接地故障三个状态，分别阐述该装置的工作状态。

首先，在配电网正常运行时,控制器1控制消弧线圈2工作在过补偿状态,且远离谐振点。同时断开控制开关3，使中性点接地电阻器4退出运行。控制器1通过母线电压互感器PT、中性点电压互感器PT₀以及中性点电流互感器CT₀，实时监测电网电容电流以及电网电容电压,根据电网电容电流和电网电容电压，判断配电网是否发生单相接地故障，并按照预定的脱谐度或接地残流值，确定消弧线圈的可调电容器组C的组合状态,待发生单相接地故障时跟踪补偿。

当配电网零序电压超过整定值时,控制器1判定发生单相接地故障，此时控制器1按预先设定的档位，即按照预先确定的可调电容器组的组合状态，调节消弧线圈至过补偿状态。故障初始阶段,控制开关3仍为断开，中性点不投入接地电阻器,充分发挥消弧线圈接地方式下，故障点残余电流小、减缓故障相恢复电压上升速度的作用,有利于瞬时性故障自动消失。

当配电网发生单相接地故障的时长大于预设的时长时，若配电网零序电压仍超过整定值,控制器1判定配电网发生永久性接地故障,此时，闭合控制开关3，投入中性点接地电阻器。若此时配电网的接地故障为虚幻接地,即故障己经消失,零序电压的升高纯属消弧线圈与零序电容构成工频谐振所致,接地电阻器的投入，可使配电网立即恢复正常状态；若该故障确为永久性接地故障,接地电阻器的投入将有利于释放电弧点燃熄灭过程中积累的多余电荷,消除间歇性电弧过电压。

在一种实现方式中，配电网刚刚发生单相接地故障时，控制器1开始计时，当配电网发生单相接地故障的时长大于预设的时长，控制器1闭合控制开关3，并停止计时。其中，预设的时长需要根据实际应用中，消弧线圈消除故障所需的时长来决定。

本申请实施例公开的中性点接地方法投切装置还包括故障选线及定位模块。

所述故障选线及定位模块用于在所述控制开关3闭合之后，即中性点经电阻接地之后，通过安装在各线路上的零序电流互感器CT₁、CT₂、…、CT_n，获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。故障线路上的故障指示器会指示出故障区间,检修人员按故障定位指示器的信号，能够找到故障点,利用馈线上的分段开关实现故障点隔离。

本申请实施例公开了一种中性点接地方式投切装置，在配电网正常运行时，控制器断开接地电阻器的控制开关，确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态。在配电网刚发生单相接地故障时，控制器按照可调电容器组的组合状态，将消弧线圈调节至过补偿状态，充分发挥消弧线圈接地方式下故障点残余电流小、减缓故障相恢复电压上升速度的作用,使瞬时性故障自动消失。在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关，使中性点通过消弧线圈接地的同时，经接地电阻器接地。本申请实施例公开的中性点接地方式投切装置，能够汲取经消弧线圈接地方式的优点：单相接地残余电流小、可持续供电，同时汲取中性点经电阻接地的优点：过电压水平低,满足接地保护动作灵敏度要求,构造灵活的中性点接地方式,弥补经消弧线圈接地或经电阻接地单一运行方式的不足,使其既有利于瞬时故障熄弧,限制甚至消除发生间歇性弧光接地及其他谐振过电压的可能性,又便于永久性接地故障的检测。控制器对电流、电压互感器的测量数据进行计算分析,能够完成监测电网电容电流、自动调节消弧线圈电感量、自动控制接地电阻的投切和自动选择故障线路等功能。通过全电力电子器件实现接地电阻的投切，调节消弧线圈电感量，使得该装置的动作灵敏度提高，更加有利于配电网的良好运行。

下述为本申请方法实施例，可以用于执行本申请装置实施例。对于本申请方法实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

在本申请第二实施例，公开了一种中性点接地方式投切方法，该方法应用于本申请第一实施例公开的中性点接地方式投切装置中的控制器1，所述中性点接地方式投切装置还包括连接至***中性点的消弧线圈2以及通过控制开关3连接至***中性点的接地电阻器4，所述方法包括：

在配电网正常运行时，断开所述控制开关3，监测电网电容电流，并确定消弧线圈2的可调电容器组C的组合状态。

在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组C的组合状态，将所述消弧线圈2调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关3。

进一步的，所述方法还包括：

在所述控制开关闭合之后，故障选线及定位模块获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。

具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，简称ROM)或随机存储记忆体(randomaccess memory，简称RAM)等。

此外，本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述实施例所述方法中的部分或全部步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种中性点接地方式投切装置，其特征在于，包括：控制器、连接至***中性点的消弧线圈以及通过控制开关连接至***中性点的接地电阻器；

所述控制器用于在配电网正常运行时，断开所述控制开关，并确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态；

所述控制器还用于在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组的组合状态，将所述消弧线圈调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括故障选线及定位模块；

所述故障选线及定位模块用于在所述控制开关闭合之后，获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括接地变压器；

所述接地变压器用于提供所述***中性点。

4.一种中性点接地方式投切方法，其特征在于，应用于中性点接地方式投切装置中的控制器，所述中性点接地方式投切装置还包括权利要求1至3任一项所述的连接至***中性点的消弧线圈以及通过控制开关连接至***中性点的接地电阻器，所述方法包括：

在配电网正常运行时，断开所述控制开关，并确定消弧线圈的可调电容器组的组合状态；

在配电网发生单相接地故障时，按照所述可调电容器组的组合状态，将所述消弧线圈调节至过补偿状态，并在配电网发生单相接地故障的时长大于预设时长时，闭合所述控制开关。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述控制开关闭合之后，故障选线及定位模块获取故障信息，并根据所述故障信息，判断发生故障的线路，所述故障信息包括线路零序电流。