CN110389276A - 一种单相接地故障管理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种单相接地故障管理***，包括：配电网供电线路单元、节点和支路故障预警单元、传输效能监测单元和控制单元，控制单元用于根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；控制单元还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性。本发明解决传统单独采用消弧线圈补偿法和触点消弧法的弊端，本申请结合消弧线圈补偿法和触点消弧法的内容，能实现开关接地消弧、电压互感器保护、线路监测和故障选线预测和校验的功能。
Description
技术领域
本发明涉及电气技术领域，特别是一种单相接地故障管理***及方法。
背景技术
目前市场上广泛使用的小电流选线方式往往受到接地点阻抗变化范围大、工况复杂、零序电流信号弱、电磁干扰强等各种因素的影响，难以快速、准确地选出发生单相接地故障支路，选线准确率较低。
常见的单相接地故障处理方法有消弧线圈补偿法和触点消弧法，这两种故障处理方法各有所长：消弧线圈补偿法适用于临时性接地故障；而触点消弧法则适应于处理永久性单相接地故障。在***应用中只选取单一的故障处理方法都会有较大的局限。当***发生永久性单相接地故障，如电缆内部出现单相对地绝缘击穿时，消弧线圈补偿***电容电流流经故障点，当电弧熄灭故障相电压恢复时被破坏的电缆内部相对地绝缘不能恢复，会被再次击穿。这样重复击穿不断向故障点注入能量，逐步破坏故障点附近相间绝缘，最后可能导致电缆相间短路，造成事故扩大化。当***发生临时性单相接地故障时，单独采用触点消弧法则会给***造成一个人为的接地点，把可能是可以消除的临时性接地故障转变成了一个永久性故障，显然这也不是一个正确的选择。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单相接地故障管理***及方法，解决传统单独采用消弧线圈补偿法和触点消弧法的弊端，本申请结合消弧线圈补偿法和触点消弧法的内容，能实现开关接地消弧、电压互感器保护、线路监测和故障选线预测和校验的功能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种单相接地故障管理***，包括：
配电网供电线路单元，所述配电网供电线路单元包括中性点不接地配电网、中性点经消弧线圈接地配电网或中性点经电阻接地配电网；所述配电网供电线路单元还包括消谐电路，消谐电路设于中性点不接地配电网、中性点经消弧线圈接地配电网或中性点经电阻接地配电网内；
节点和支路故障预警单元，所述节点和支路故障预警单元用于采集配电网供电线路单元中的节点信息，并根据采集的节点信息分析判断是否存在电路故障；所述节点和支路故障预警单元还用于对电路故障进行预警；
传输效能监测单元，所述传输效能监测单元用于对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测；所述传输效能监测单元还用于对配电网供电线路单元的开关量进行监测；
控制单元，所述控制单元用于根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；所述控制单元还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性；
所述控制单元还包括合闸时间延时模块和分闸时间延时模块，合闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作后提供延时操作，分闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作分闸后，实现与***恢复时间延时，若超时线路单相故障依旧存在，则继续新一***作。
进一步的，配电网供电线路单元中还包括两路并列的电压互感器，两个电压互感器之间还设有保持型开关，所述保持型开关用于一路电压互感器或两路电压互感器连通或断开，所述控制器还用于检测电压互感器的断开信号。
进一步的，所述电压互感器为抗谐振电压互感器。
进一步的，其还包括脉冲选线模块，所述脉冲选线模块用于获取配电网供电线路的漏电状况，并根据三路电压传感器电压、开口电压以及支路电流信息判断和筛选支路故障线路，进行支路故障选线。
一种单相接地故障管理***，包括：
配电网供电线路单元；
节点和支路故障预警单元，所述节点和支路故障预警单元用于采集配电网供电线路单元中的节点信息，并根据采集的节点信息分析判断是否存在电路故障；所述节点和支路故障预警单元还用于对电路故障进行预警；
传输效能监测单元，所述传输效能监测单元用于对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测；所述传输效能监测单元还用于对配电网供电线路单元的开关量进行监测；
控制单元，所述控制单元用于根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；所述控制单元还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性；
其中，
配电网供电线路单元为中性点不接地配电网；
中性点不接地配电网包括带电显示器、动态捕捉监测器、接地变压器、单相真空接触器、半波整流器、电流互感器、中性点保护器、电压互感器、宽频电压吸收器、隔离开关、限流熔断器、高压熔断器和动态监控控制器；火线的一端通过隔离开关与带电显示器相连，火线的一端还通过隔离开关、动态捕捉监测器接地；火线的一端还通过隔离开关、限流熔断器、接地变压器、单相真空接触器、半波整流器以及电流互感器接地；火线的一端还通过隔离开关、高压熔断器、电压互感器以及中性点保护器接地；火线的一端还通过隔离开关、宽频电压吸收器接地；动态监控控制器与隔离开关相连。
一种单相接地故障管理***，包括配电网供电线路单元、节点和支路故障预警单元、传输效能监测单元和控制单元；
其中，配电网供电线路单元为中性点经电阻接地配电网；
中性点经电阻接地配电网包括接地变压器、第一隔离开关、电阻器、抗饱和电流互感器、带电显示器、第二隔离开关、高压熔断器、电压互感器、抗谐振模块、全电压控制器、宽频电压吸收器和控制单元；
火线的一端还依次通过接地变压器、第一隔离开关、电阻器、抗饱和电流互感器接地；火线的一端还通过带线显示器接地；火线的一端还通过第二隔离开关、宽频电压吸收器接地；火线的一端还通过第二隔离开关、高压熔断器、抗谐振电压互感器和抗谐振模块接地。
一种单相接地故障管理方法，包括：
参数检测：根据配电网供电线路单元建立供电线路节点拓扑图，并实时监测和显示预设节点的参数信息；
故障预测以及故障选线分析：根据采集节点参数信息分析当前时刻或未来预设时间段内是否存在电路故障，并判断电路的类型是否属于永久接地故障、瞬时性接地故障或断线接地故障，根据当前故障类型校验和分析配电网供电线路单元的故障选线。
进一步的，所述方法还包括：
传输效能监测：对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测，以及对配电网供电线路单元的开关量进行监测。
进一步的，其还包括动作延时方法，具体包括：
当配电网供电线路单元发生一次合闸动作后，需执行预设时间段的合闸延时时间；
当配电网供电线路单元发生一次分闸动作后，需执行预设时间段的分闸延时时间；
当执行合闸动作或分闸动作后，超过合闸延时时间或分闸延时时间后线路故障依然存在，则执行新一***作。
进一步的，执行故障选线方法时，具体包括：
通过稳态测量准确测量支路漏电情况，再通过三相电压、开口电压和支路电流的数据信息分析和确定支路故障选线。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过开关接地消弧的方法，还增加合闸时间延时和分闸时间延时的功能，使得电路电压稳定性强，抗干扰力强；
（2）本发明采用不外串电阻，直接瞬时短接开口电压实现消谐以及外接一个消谐电阻，采用两种消谐方式，提高消谐功率；
（3）具有节点和支路故障预警和传输效能监测的功能，能实时采集节点或支路电流电压参数信息，从而根据采集的参数信息进行预测分析，判断当前时刻或未来预设时间段内是否存在线路故障；
（4）能够根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息判断故障类型是永久接地故障、瞬时性接地故障或断线接地故障，能根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性。
附图说明
图1为本发明单相接地故障管理***的模块示意图框图；
图2为本发明实施例1的供电线路结构示意图；
图3为本发明实施例2的供电线路结构示意图；
图4为本发明实施例3的供电线路结构示意图；
图中，1-带电显示器，2-动态捕捉监测器，3-接地变压器，4-单相真空接触器，5-半波整流器，6-电流互感器，7-中性点保护器，8-电压互感器，9-宽频电压吸收器，10-隔离开关，11-限流熔断器，12-高压熔断器，13-动态监控控制器，14-全电压控制器，15-开关消弧控制器，16-消弧线圈，17-真空开关，18-全网电压抑制器，19-高速开关，20-过电压保护器，21-非线性电阻，22-电阻器，23-抗饱和电流互感器，24-抗谐振模块，25-第一隔离开关，26-第二隔离开关，101-配电网供电线路单元，102-节点和支路故障预警单元，103-传输效能监测单元，104-控制单元。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，对本发明进行进一步说明。
实施例1：
本实施例提供一种单相接地故障管理***，本单相接地故障管理***为中性点不接地配电网管理***，请参阅附图1所示，本实施例所述***包括：
所述配电网供电线路单元101还包括消谐电路，消谐电路设于中性点不接地配电网内，消谐电路为不外串电阻，能直接瞬时短接开口电压实现消谐，消谐电路还包括外接一个消谐电阻，能提高消谐功率；
节点和支路故障预警单元102，所述节点和支路故障预警单元102用于采集配电网供电线路单元中的节点信息，并根据采集的节点信息分析判断是否存在电路故障；所述节点和支路故障预警单元102还用于对电路故障进行预警；
传输效能监测单元103，所述传输效能监测单元103用于对配电网供电线路单元101中的电流和电压信息进行采集和监测；所述传输效能监测单元103还用于对配电网供电线路单元101的开关量进行监测；
控制单元104，所述控制单元104用于根据传输效能监测单元103采集的信息以及节点和支路故障预警单元102反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；所述控制单元104还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元101故障选线的准确性；
所述控制单元104还包括合闸时间延时模块和分闸时间延时模块，合闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作后提供延时操作，分闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作分闸后，实现与***恢复时间延时，若超时线路单相故障依旧存在，则继续新一***作。
请参阅附图2所示，中性点不接地配电网包括带电显示器1、动态捕捉监测器2、接地变压器3、单相真空接触器4、半波整流器5、电流互感器6、中性点保护器7、电压互感器8、宽频电压吸收器9、隔离开关10、限流熔断器11、高压熔断器12和动态监控控制器13；火线的一端通过隔离开关10与带电显示器1相连，火线的一端还通过隔离开关10、动态捕捉监测器2接地；火线的一端还通过隔离开关10、限流熔断器11、接地变压器3、单相真空接触器4、半波整流器5以及电流互感器6接地；火线的一端还通过隔离开关10、高压熔断器12、电压互感器8以及中性点保护器7接地；火线的一端还通过隔离开关10、宽频电压吸收器9接地；动态监控控制器13与隔离开关10相连。
实施例2：
本实施例提供一种单相接地故障管理***，本单相接地故障管理***为中性点经消弧线圈接地配电网，请参阅附图3所示，其管理***包括：
动态捕捉监控器13、中性点保护器7、抗谐振电压互感器8、宽频电压吸收器9、带电显示器1、隔离开关10、高压熔断器12、全网电压抑制器18、电流互感器6、带电显示器1、隔离开关10、限流熔断器11、真空开关17、非线性电阻21、半波整流器5、过电压保护器20、接地变压器3、高压熔断器12、消弧线圈16和高速开关19；
火线的一端通过隔离开关10和带电显示器1接地；火线的一端还依次通过隔离开关10和动态捕捉监控器2接地；火线的一端还依次通过隔离开关10、高压熔断器12、抗谐振电压互感器8、中性点保护器7接地；火线的一端还通过隔离开关10和宽频电压吸收器9接地；火线的一端依次通过隔离开关10、带电显示器1接地；火线的一端还依次通过隔离开关10、限流熔断器11、真空开关17、全网电压抑制器18、接地电流互感器6接地；火线的一端依次通过隔离开关10、高压熔断器12、接地变压器3、高速开关19以及消弧线圈16接地；火线的一端还依次通过隔离开关10、高压熔断器12、接地变压器3、非线性电阻21以及半波整流器5接地，火线的一端还依次通过隔离开关10、过电压保护器20接地，开关消弧控制器15还依次通过隔离开关10和带电显示器1接地。
本实施例针对6～35KV中性点非有效接地***的这些问题，单相接地故障管理***整合了两种接地方式的优点，很好的解决了故障选线的准确率问题，并提供灵活、快速、有效的故障处理手段。既保持了原有不接地***的高供电可靠性，同时解决了弧光接地过电压带来的电气设备运行的安全性问题。
实施例3：
本实施例提供一种单相接地故障管理***，本单相接地故障管理***为中性点经电阻接地配电网，本***包括：配电网供电线路单元101、节点和支路故障预警单元102、传输效能监测单元103和控制单元104；
其中，配电网供电线路单元101为中性点经电阻接地配电网；
请参阅附图4所示，中性点经电阻接地配电网101包括接地变压器3、第一隔离开关25、电阻器22、抗饱和电流互感器23、带电显示器1、第二隔离开关26、高压熔断器12、电压互感器6、抗谐振模块24、全电压控制器14和宽频电压吸收器9；
火线的一端还依次通过接地变压器3、第一隔离开关25、电阻器22、抗饱和电流互感器接地23；火线的一端还通过带线显示器1接地；火线的一端还通过第二隔离开关26、宽频电压吸收器9接地；火线的一端还通过第二隔离开关26、高压熔断器12、抗谐振电压互感器8和抗谐振模块24接地。
由于以前大都采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。近年来由于电力***的发展，用户用电量的增大，一些省市电网大力推广电阻接地的运行方式。当安装中性点接地电阻柜后，当发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中性点经电阻接地，有接地故障时能起到限流降压作用。由于中性点电阻能吸附大量的谐振能量，在有电阻器的接地方式中，从根本上抑制了***谐振过电压。
变压器星接时可以直接使用电阻接地***，变压器为角接时，可以安装独立的接地变压器，中性点电阻与之连接使用。采用经电阻接地方式的***当发生单相金属性接地后，健全相电压上升至***电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值。可以使***不会短暂接地而停止送电。
实施例4：
本实施例提供一种单相接地故障管理方法，包括：
参数检测：根据配电网供电线路单元建立供电线路节点拓扑图，并实时监测和显示预设节点的参数信息；
故障预测以及故障选线分析：根据采集节点参数信息分析当前时刻或未来预设时间段内是否存在电路故障，并判断电路的类型是否属于永久接地故障、瞬时性接地故障或断线接地故障，根据当前故障类型校验和分析配电网供电线路单元的故障选线。
进一步的，所述方法还包括：
传输效能监测：对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测，以及对配电网供电线路单元的开关量进行监测。
进一步的，其还包括动作延时方法，具体包括：
当配电网供电线路单元发生一次合闸动作后，需执行预设时间段的合闸延时时间；
当配电网供电线路单元发生一次分闸动作后，需执行预设时间段的分闸延时时间；
当执行合闸动作或分闸动作后，超过合闸延时时间或分闸延时时间后线路故障依然存在，则执行新一***作。
进一步的，执行故障选线方法时，具体包括：
通过稳态测量准确测量支路漏电情况，再通过三相电压、开口电压和支路电流的数据信息分析和确定支路故障选线。
本发明本实施例在中性点非有效接地***中，通过接地变压器引出一个中性点，该中性点与非线性电阻接地。***正常运行，中性点不接地。当***某一回路产生间隙性弧光或永久性弧光接地故障时，接地变压器的中性点电压升高，非线性电阻导通，零序回路将流过一个对地放大的零序电流，该电流通过故障回路采集单元发送到主控制器，同时通过动态捕捉监测器对全网***A、B、C三相电压实时动态监测，监测电压的变化量及***的相位角度判断分析选出***的故障相。
当***出现间隙性弧光过电压时，非故障相的电压可升高到1.5-3.5倍，严重影响***的正常运行，造成***产生瞬时间隙性过压并发展成弧光，控制***监测全网电压的变化后让全网过压抑制器投入，吸收***产生的各种过电压及间隙性弧光过压来保护***，维护***的安全运行。
当间隙性弧光过电压容量较大，转换成单相故障接地时或永久性单相接地故障时，控制***监测到***的变化后退出全网电压抑制器，同时开关消弧投入消除***弧光，当***弧光消除后全网电压抑制器再次投入消除***尖峰过电压，维护***电压平行，稳定保障设备供电安全性。
当***出现过电压波动、高阻接地或金属性接地时、瞬时或永久性接地故障时，***产生低频、中频或高频振荡造成一次和二次谐振，严重影响计量和保护信号的稳定性，严重时造成电压互感器的烧毁、保护失压跳闸高压停电，当***出现一次或二次谐振时控制***消除二次谐振，同时发出指令让瞬时开关投入，消除一次谐振，确保***安全运行。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种单相接地故障管理***，其特征在于，包括：
配电网供电线路单元，所述配电网供电线路单元包括中性点不接地配电网、中性点经消弧线圈接地配电网或中性点经电阻接地配电网；所述配电网供电线路单元还包括消谐电路，消谐电路设于中性点不接地配电网、中性点经消弧线圈接地配电网或中性点经电阻接地配电网内；
节点和支路故障预警单元，所述节点和支路故障预警单元用于采集配电网供电线路单元中的节点信息，并根据采集的节点信息分析判断是否存在电路故障；所述节点和支路故障预警单元还用于对电路故障进行预警；
传输效能监测单元，所述传输效能监测单元用于对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测；所述传输效能监测单元还用于对配电网供电线路单元的开关量进行监测；
控制单元，所述控制单元用于根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；所述控制单元还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性；
所述控制单元还包括合闸时间延时模块和分闸时间延时模块，合闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作后提供延时操作，分闸时间延时模块用于配电网供电线路单元发生一次动作分闸后，实现与***恢复时间延时，若超时线路单相故障依旧存在，则继续新一***作。
2.根据权利要求1所述一种单相接地故障管理***，其特征在于，配电网供电线路单元中还包括两路并列的电压互感器，两个电压互感器之间还设有保持型开关，所述保持型开关用于一路电压互感器或两路电压互感器连通或断开，所述控制器还用于检测电压互感器的断开信号。
3.根据权利要求1或2所述一种单相接地故障管理***，其特征在于，所述电压互感器为抗谐振电压互感器。
4.根据权利要求1所述一种单相接地故障管理***，其特征在于，其还包括脉冲选线模块，所述脉冲选线模块用于获取配电网供电线路的漏电状况，并根据三路电压传感器电压、开口电压以及支路电流信息判断和筛选支路故障线路，进行支路故障选线。
5.一种单相接地故障管理***，其特征在于，包括：
配电网供电线路单元；
节点和支路故障预警单元，所述节点和支路故障预警单元用于采集配电网供电线路单元中的节点信息，并根据采集的节点信息分析判断是否存在电路故障；所述节点和支路故障预警单元还用于对电路故障进行预警；
传输效能监测单元，所述传输效能监测单元用于对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测；所述传输效能监测单元还用于对配电网供电线路单元的开关量进行监测；
控制单元，所述控制单元用于根据传输效能监测单元采集的信息以及节点和支路故障预警单元反馈的数据信息预测永久接地故障、瞬时性接地故障和断线接地故障；所述控制单元还用于根据当前故障类型校验当前配电网供电线路单元故障选线的准确性；
其中，
配电网供电线路单元为中性点不接地配电网；
中性点不接地配电网包括带电显示器、动态捕捉监测器、接地变压器、单相真空接触器、半波整流器、电流互感器、中性点保护器、电压互感器、宽频电压吸收器、隔离开关、限流熔断器、高压熔断器和动态监控控制器；火线的一端通过隔离开关与带电显示器相连，火线的一端还通过隔离开关、动态捕捉监测器接地；火线的一端还通过隔离开关、限流熔断器、接地变压器、单相真空接触器、半波整流器以及电流互感器接地；火线的一端还通过隔离开关、高压熔断器、电压互感器以及中性点保护器接地；火线的一端还通过隔离开关、宽频电压吸收器接地；动态监控控制器与隔离开关相连。
6.一种单相接地故障管理***，其特征在于，包括配电网供电线路单元、节点和支路故障预警单元、传输效能监测单元和控制单元；
其中，配电网供电线路单元为中性点经电阻接地配电网；
中性点经电阻接地配电网包括接地变压器、第一隔离开关、电阻器、抗饱和电流互感器、带电显示器、第二隔离开关、高压熔断器、电压互感器、抗谐振模块、全电压控制器、宽频电压吸收器和控制单元；
火线的一端还依次通过接地变压器、第一隔离开关、电阻器、抗饱和电流互感器接地；火线的一端还通过带线显示器接地；火线的一端还通过第二隔离开关、宽频电压吸收器接地；火线的一端还通过第二隔离开关、高压熔断器、抗谐振电压互感器和抗谐振模块接地。
7.一种单相接地故障管理方法，包括权利要求1-权利要求4所述内容，其特征在于，包括：
参数检测：根据配电网供电线路单元建立供电线路节点拓扑图，并实时监测和显示预设节点的参数信息；
故障预测以及故障选线分析：根据采集节点参数信息分析当前时刻或未来预设时间段内是否存在电路故障，并判断电路的类型是否属于永久接地故障、瞬时性接地故障或断线接地故障，根据当前故障类型校验和分析配电网供电线路单元的故障选线。
8.一种根据权利要求7所述一种单相接地故障管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
传输效能监测：对配电网供电线路单元中的电流和电压信息进行采集和监测，以及对配电网供电线路单元的开关量进行监测。
9.一种根据权利要求7所述一种单相接地故障管理方法，其特征在于，其还包括动作延时方法，具体包括：
当配电网供电线路单元发生一次合闸动作后，需执行预设时间段的合闸延时时间；
当配电网供电线路单元发生一次分闸动作后，需执行预设时间段的分闸延时时间；
当执行合闸动作或分闸动作后，超过合闸延时时间或分闸延时时间后线路故障依然存在，则执行新一***作。
10.一种根据权利要求7所述一种单相接地故障管理方法，其特征在于，执行故障选线方法时，具体包括：
通过稳态测量准确测量支路漏电情况，再通过三相电压、开口电压和支路电流的数据信息分析和确定支路故障选线。
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