CN112485596B - 一种配电网接地故障检测装置及方法 - Google Patents

一种配电网接地故障检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种配电网接地故障检测装置及方法，其中，所述配电网接地故障检测装置包括三相耦合电容、三相谐振电感和信号发射天线；所述三相耦合电容的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感输入端分别对应电连接所述三相耦合电容的输出端；所述三相谐振电感的输出端分别接地；所述信号发射天线的输入端电连接所述三相谐振电感输入端。采用上述装置，可提高瞬时故障和故障电流微弱等情况下故障检测的准确度，且本装置结构简单，操作方便，不受线路和空间的限制，有利于故障的快速清除，避免不必要的线路停电，提高供电可靠性。

Description

一种配电网接地故障检测装置及方法
技术领域
本申请涉及配电网线路故障检测技术领域，尤其涉及一种配电网接地故障检测装置及方法。
背景技术
电能作为一种清洁、高效的二次能源，密切关系着国民经济建设以及人们的日常生活，而集电能生产、输送、分配和消费的电力***作为国计民生的支柱产业对各行各业至关重要。随着现代社会的进步，经济的高速发展，用电负荷的猛增，对电力***的可靠性、稳定性、安全性以及质量上提出了越来越高的要求。
我国35kV以下的中压配电网普遍采用中性点非有效接地的运行方式。这种运行方式优点在于发生单相接地故障后，三相负荷电流及线电压依然保持对称，不会立即跳闸，可以带故障运行一段时间，尤其是采用中性点经消弧线圈接地方式时，可以自行消除瞬间的单相接地故障，从而减少了停电事故，提高了供电可靠性。需要注意的是故障后非故障相电压会升高至正常时的
Figure BDA0002808681300000011
倍，长期带故障运行，***过电压可能会破坏相间绝缘，引发更为严重的相间故障。因此，在***发生单相接地故障后，应该及时检测出故障，从而切除故障区段，避免事故扩大、影响非故障区段的供电。
通常采用拉路法来确定单相接地故障线路后人工巡线查找故障点，即使安装有小电流接地选线装置的变电站，由于装置的可靠性较差，运行人员对选线结果不完全相信，大部分时间依然采用人工拉路的方法来识别故障线路。这样就造成了健全线路不必要的短时停电，同时选出故障线路后人工巡线查找故障点的工作量也非常繁重，不利于故障的快速清除，增加了停电时间，降低了供电可靠性。
发明内容
本申请提供一种配电网接地故障检测装置及方法，以解决现有技术中健全线路不必要的短时停电，同时选出故障线路后人工巡线查找故障点的工作量也非常繁重，不利于故障的快速清除，增加了停电时间，降低了供电可靠性的问题。
第一方面，本申请提供一种配电网接地故障检测装置，包括：三相耦合电容、三相谐振电感和信号发射天线；
所述三相耦合电容的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感输入端分别对应电连接所述三相耦合电容的输出端；
所述三相谐振电感的输出端分别接地；
所述信号发射天线的输入端电连接所述三相谐振电感输入端。
可选的，所述三相耦合电容的电容值为20pF～2nF。
可选的，所述三相谐振电感的电感值为13nH～0.2mH。
可选的，所述信号发射天线发射电磁波的频率为10kHz～20MHz的宽频带信号。
可选的，所述所述信号发射天线发射的信号为有源信号。
第二方面，本申请提供一种配电网接地故障检测方法，包括：
获取单相接地故障信号频率；
计算单相耦合电容的电容值；
根据所述单相接地故障信号频率和单相耦合电容的电容值，计算单相谐振电感的电感值。
可选的，所述计算单相耦合电容的电容值包括：
根据以下公式计算单相耦合电容的电容值：
Figure BDA0002808681300000021
其中，C为单相耦合电容的电容值，I为人体摆脱电流，f为线路的工频，U为线路额定线电压。
可选的，所述根据所述单相接地故障信号频率和单相耦合电容的电容值，计算单相谐振电感的电感值包括：
根据以下公式计算单相谐振电感的电感值：
Figure BDA0002808681300000022
其中，L为单相谐振电感的电感值，f1为单相接地故障信号频率，C为单相耦合电容的电容值。
本申请提供一种配电网接地故障检测装置及方法，其中，所述配电网接地故障检测装置包括三相耦合电容、三相谐振电感和信号发射天线；所述三相耦合电容的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感输入端分别对应电连接所述三相耦合电容的输出端；所述三相谐振电感的输出端分别接地；所述信号发射天线的输入端电连接所述三相谐振电感输入端。采用上述装置，可提高瞬时故障和故障电流微弱等情况下故障检测的准确度，且本装置结构简单，操作方便，不受线路和空间的限制，有利于故障的快速清除，避免不必要的线路停电，提高供电可靠性。
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为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测装置的又一种结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测方法的流程示意图。
其中，1-三相耦合电容，2-三相谐振电感，3-信号发射天线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的第一方面，参见图1，图1为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测装置的结构示意图，本申请提供一种配电网接地故障检测装置，所述配电网接地故障检测装置包括：三相耦合电容1、三相谐振电感2和信号发射天线3。
所述三相耦合电容1的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感2输入端分别对应电连接所述三相耦合电容1的输出端。
所述三相谐振电感2的输出端分别接地。
所述信号发射天线3的输入端电连接所述三相谐振电感2输入端。
所述三相耦合电容1包括有第一耦合电容C1、第二耦合电容C2、第三耦合电容C3，所述第一耦合电容C1、第二耦合电容C2、第三耦合电容C3的输入端分别对应电连接高压母线；所述三相谐振电感2包括有第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3，所述第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3的输入端分别对应电连接所述第一耦合电容C1、第二耦合电容C2、第三耦合电容C3的输出端；上述装置构成串联谐振回路，用于放大故障脉冲信号。所述第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3的输出端均接地；所述信号发射天线3分别与所述第一谐振电感L1、第二谐振电感L2、第三谐振电感L3的输入端串接，安装在保护箱体外，用于以电磁波的方式发射故障脉冲信号。
所述三相耦合电容1的电容值为20pF～2nF。所述三相谐振电感2的电感值为13nH～0.2mH。
所述三相谐振电感2的电感值由所述三相耦合电容1与所述三相谐振电感2串联谐振计算得到，参见图2，图2为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测装置的又一种结构示意图，所述三相谐振电感2可合并为一个电感，其电感值为三相谐振电感值的1/3，即
Figure BDA0002808681300000031
其中L为所述三相谐振电感2合并后的电感。
所述信号发射天线3发射电磁波的频率为10kHz～20MHz的宽频带信号。所述所述信号发射天线3发射的信号为有源信号。
所述信号发射天线3应安装在无遮挡的开阔空间，所述信号发射天线3可用有源的方式放大信号，提高信号传输距离。
在本申请的第二方面，参见图3，图3为本申请实施例提供的一种配电网接地故障检测方法的流程示意图。本申请提供一种配电网接地故障检测方法，所述配电网接地故障检测方法包括：
步骤S10，获取单相接地故障信号频率。
步骤S20，计算单相耦合电容的电容值。
步骤S30，根据所述单相接地故障信号频率和单相耦合电容的电容值，计算单相谐振电感的电感值。
可选的，所述计算单相耦合电容的电容值包括：
根据以下公式计算单相耦合电容的电容值：
Figure BDA0002808681300000041
其中，C为单相耦合电容的电容值，I为人体摆脱电流，f为线路的工频，U为线路额定线电压。我国的工频为50Hz，U为线路额定线电压10kV，线路漏电流的最大值不超过人体摆脱电流I＝10mA，计算可得C＝5nF。
可选的，所述根据所述单相接地故障信号频率和单相耦合电容的电容值，计算单相谐振电感的电感值包括：
根据以下公式计算单相谐振电感的电感值：
Figure BDA0002808681300000042
其中，L为单相谐振电感的电感值，f1为单相接地故障信号频率，C为单相耦合电容的电容值。若故障脉冲信号中心频率f1＝1MHz，根据故障脉冲信号中心频率f1和耦合电容的电容值C，确定电感值
Figure BDA0002808681300000043
本申请提供一种配电网接地故障检测装置及方法，其中，所述配电网接地故障检测装置包括三相耦合电容1、三相谐振电感2和信号发射天线3；所述三相耦合电容1的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感2输入端分别对应电连接所述三相耦合电容1的输出端；所述三相谐振电感2的输出端分别接地；所述信号发射天线3的输入端电连接所述三相谐振电感2输入端。采用上述装置，可提高瞬时故障和故障电流微弱等情况下故障检测的准确度，且本装置结构简单，操作方便，不受线路和空间的限制，有利于故障的快速清除，避免不必要的线路停电，提高供电可靠性。
本申请利用三相耦合电容和三相谐振电感构成的串联谐振电路放大故障脉冲信号，然后利用信号发射天线将放大后的故障脉冲信号以电磁波的方式发射出去，可在百米外或几公里外的距离检测到设备故障，极大的增加检测距离，无需检测人员近距离检测，提高线路故障检测效率及故障定位的准确率。
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 (4)

1.一种配电网接地故障检测装置，其特征在于，包括：三相耦合电容（1）、三相谐振电感（2）和信号发射天线（3）；
所述三相耦合电容（1）的输入端分别对应电连接高压母线，所述三相谐振电感（2）输入端分别对应电连接所述三相耦合电容（1）的输出端；
所述三相谐振电感（2）的输出端分别接地；
所述信号发射天线（3）的输入端电连接所述三相谐振电感（2）输入端；其中，所述信号发射天线（3）发射的信号为有源信号；
其中，所述三相耦合电容（1）的电容值和所述三相谐振电感（2）的电感值计算方法如下：
获取单相接地故障信号频率；
计算单相耦合电容的电容值；其中，根据以下公式计算单相耦合电容的电容值：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为单相耦合电容的电容值，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为人体摆脱电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为线路的工频，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为线路额定线电压；
根据所述单相接地故障信号频率和单相耦合电容的电容值，计算单相谐振电感的电感值；
其中，根据以下公式计算单相谐振电感的电感值：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为单相谐振电感的电感值，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为单相接地故障信号频率，
Figure 34786DEST_PATH_IMAGE002
为单相耦合电容的电容值。
2.根据权利要求1所述的配电网接地故障检测装置，其特征在于，所述三相耦合电容（1）的电容值为20pF～2nF。
3.根据权利要求1所述的配电网接地故障检测装置，其特征在于，所述三相谐振电感（2）的电感值为13nH～0.2mH。
4.根据权利要求1所述的配电网接地故障检测装置，其特征在于，所述信号发射天线（3）发射电磁波的频率为10kHz～20MHz的宽频带信号。
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