配電饋線單相接地定位系統及定位方法
2023-05-23 09:15:01
配電饋線單相接地定位系統及定位方法
【專利摘要】本發明提供了一種配電饋線單相接地故障定位方法，適用於中性點非有效接地系統。該方法比較單相接地故障發生時刻饋線各區段瞬間零序電流脈衝極性來判定線路接地故障區段，稱為瞬間極性判定法。配電自動化終端將各區段零序電流檢測點瞬間脈衝極性的信息發送到監控中心：相鄰零序電流檢測點瞬間極性均指向線路（下遊），判定區外接地故障；瞬間極性指向母線（上遊），判定單相接地點在本線路末端；相鄰上、下遊瞬間零序脈衝極性相反，判定本區段單相接地。本發明經配電自動化技術性能測試臺驗證，判斷準確、可靠。
【專利說明】配電饋線單相接地定位系統及定位方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於配電自動化線路接地故障自動檢測技術，具體涉及到一種1kV中性點非有效接地系統單相接地定位技術，饋線發生單相接地故障時準確判定接地故障區段。
【背景技術】
[0002]我國中壓配網系統採用非有效接地系統(中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式及中性點經高電阻接地方式)，而中性點經消弧線圈接地為推薦普及方式。發生單相接地故障時，接地電流很小，故障特徵不明顯。準確定位、儘快找出接地故障點、排除故障，是保證配網安全運行的關鍵技術，配電線路接地定位技術至今沒有得到徹底解決，是推廣的饋線自動化技術的技術難點，目前仍處於研究試階段。
[0003]申請號201010158319.9的發明專利公開了一種單相接地定位裝置，利用手持器沿線檢測零序電流，通過移動通信與變電站零序電壓信號對比，試圖達到接地定位的目的。問題在於:1)所描述的檢測專利屬高壓線上的帶電作業，整個工作流程違反範圍DL409-1991《電業安全工作規程》的規定，是違規行為；2)所描述的檢測專利，是一種帶測量儀表的人工巡線方式，還不如普通線路巡線人員在地面視覺巡視簡單、直接；3)小電流接地系統中，絕大部分不是穩定的金屬性接地，過渡電阻接地、間歇電弧接地佔大多數，就是說接地電流不是穩定值，時刻都在變化，所以三相不同時刻測量到的電流，按零序電流過濾器的原理合成得到零序電流，與三相電流互感器並聯得到的零序電流不能相等；即使保證上、下位機絕對同步、鉗形表測量無誤差，上述方法不符合零序電流過濾器的採集原則，不是實時數據。4)零序電流中的有功分量一般只有零點幾安，檢測困難，鉗形表實際上是開口型電流互感器，測量精度更差。所述接地定位技術不能使用。
[0004]申請號201220012928.8的實用新型專利公開了小電流接地故障區段在線定位方法及其系統。該專利比較線路零序電流的方向確定線路接地的故障區段，若零序電流滯後零序電壓90°，判定接地故障點在固定測點的下遊；若零序電流超前零序電壓90°，說明接地故障點在該檢測點的上遊。將饋線各固定測量點的零序電流經GPRS通信發送到監控中心，判定故障區段。僅從原理上分析，該判據在中性點不接地系統可以使用。但是不能使用在中性點經消弧線圈接地系統和經高電阻接地系統中。在消弧線圈接地系統中，由於過補償效果，接地故障線路的零序電流不是滯後零序電壓90 °，而是超前零序電壓接近90°。在高電阻接地系統中，中性點的阻性電流約佔系統電容電流的509Γ110%,流過故障線路的零序電流也不是落後零序電壓90°，約在42°飛4°之間。
[0005]申請號201110066090的發明專利公開了一種基於信號注入法的小電流在線定位系統。該專利從變電站專用PT的二次側注入不包括50Hz整數倍的13(Γ230Ηζ交流信號，然後測量該頻率的注入電壓；在線路側多處收集該頻率(以下簡稱變頻)的電流信號，通過測量電流與電壓的相位差來判定接地故障位置。存在問題:1)該定位系統需要大功率的變頻信號發生器，24小時不停運轉，隨時等待向PT注入變頻電流、升壓後送向系統，所增加的注入設備一旦出問題，定位系統則癱瘓，給接地定位增加了新的瓶頸；2)維護變頻升壓設備的正常運行，供電企業還需要增添新專業，多有不便；3)該變頻電流通過接地故障線路的大小與接地點的過渡電阻與系統容抗的比例有關，過渡電阻與系統容抗之比越大，通過接地故障點的有效電流信號越微弱，檢測越困難；3)由於1kVPT是信號注入代用品，從低壓側注入電流變換到高壓之後降低了 100倍，再加上母線多條線路分布電容的散耗，電流互感器既要在大負荷電流下不飽和，又要檢測到十幾毫安的變頻電流，難度太大。認定所述接地定位系統設備複雜，靈敏性、可靠性差。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明提出利用接地瞬間零序電流脈衝極性特徵實現區段接地定位的瞬間極性判定法，不需要零序電壓參與，適用於1kV不接地方式、消弧線圈接地方式及高電阻接地方式。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種配電饋線單相接地定位系統，其由多個配電自動化終端、通信系統及監控中心組成；所述多個配電自動化終端用於將檢測到的瞬時脈衝極性信息通過所述通信系統發送到所述監控中心，所述監控中心用於比較多個配電自動化終端檢測到的線路各區段瞬時脈衝極性的方向，並實現接地定位。
[0008]所述配電饋線單相接地定位系統的定位方法，包括以下步驟:
規定零序電流方向由母線指向線路為正，由線路指向母線為負，即零序TA —次側的Pl標誌面對電源側，二次側SI為正極性端子，與接地定位裝置中I/U變換元件的正極性端子連接，經A/D轉換處理，將極性信息通過所述通信系統發送至所述監控中心，所述監控中心利用瞬間電流脈衝的極性，實現接地故障定位；
線路零序電流檢測點取自線路的分段開關、終端開關或聯絡開關的內部，或者在線路某些檢測點設置固定三相TA獲取零序電流，或者在電纜頭連接點使用穿纜式零序TA獲取零序電流；
如果待測線路的各區段瞬間零序電流脈衝均為正極性、或者均沒有採集到負極性脈衝，判定區外接地故障；
如果待測線路各區段瞬間零序電流脈衝均為負極性，判定本區段線路區內接地故障，接地故障點在末端負極性檢測點下遊區段，即負荷側區段；
如果待測線路的相鄰區段上遊瞬間零序電流脈衝為負極性，下遊為正極性，則判定接地故障點在本區段。
[0009]所述零序電流脈衝為接地故障出現的瞬間零序電流脈衝，以觸發閾值時刻作為比較極性的統一時標，無需專門對時。第一個脈衝出現時刻記錄單相接地的起始時間，之後的數據不再參與接地定位判據；當零序電流消失時，判定接地故障消失，記錄接地故障消除時間。對於中性點不接地系統，接地點上遊，即電源側的零序電流等於所有非故障線路的接地電容電流之和；對於消弧線圈接地系統，由於採用過補方式，接地點上遊的零序電流等於殘流與線路自身接地電容電流的算術和；對於中性點經高電阻接地系統，接地點上遊的零序電流等於全部非故障線路接地電容電流與中性點的阻性電流的向量和，這些電流較大，容易檢測到，用以記錄接地故障持續的時間。
[0010]所述通信系統為數字通信系統，其傳輸介質為光纖。
[0011]相較於現有技術，本發明具有以下優點:
本發明適用範圍廣，其不需要零序電壓參與，適用於1kV不接地方式、消弧線圈接地方式及高電阻接地方式；經配電自動化技術性能測試臺驗證，判斷準確、可靠，克服了現有技術的弊端，適合大範圍推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是線路各監測點零序電流TA極性規定及區外接地故障時刻電流瞬間脈衝極性；
圖2是區內接地故障時零序電流瞬間脈衝極性示意圖；
圖3是線路末端接地故障時零序電流瞬間脈衝極性示意圖；
圖4是接地故障點在支線上時零序電流瞬間脈衝極性示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖，通過具體實施案例對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
[0014]]圖1中ITA飛TA是配電線路L的零序電流檢測點，是配電自動化終端的組件之一，L是實現接地定位的饋線。接地點d不在本線路上，而在區外(其它線路或母線)。對於線路L，零序電流瞬間脈衝方向由母線指向線路，ITA飛TA正極性Pl面對電源側母線，與規定的電流正方向符合。接地時刻，ITA飛TA採集到脈衝信息傳送到監控中心，均為正極性，判定接地點不在線路L區段。脈衝幅值自母線向線路方向衰減，後段4TA飛TA的脈衝幅值可能達不到閾值，由於不會出現負極性脈衝，所以不影響判定。
[0015]圖2所示，接地故障點d在本線路2TA?3TA區段之間，零序電流瞬間脈衝方向如箭頭所指。接地時刻，ITA飛TA採集到脈衝信息由各個配電自動化終端傳送到監控中心，d點上遊I TA、2TA電流瞬間脈衝的方向指向母線，與規定的正方向相反，呈負極性，判定接地故障點在區內；1TA與2TA脈衝極性相同，判定d點不在ITAlTA之間；2TA是負極性的末端，判定d點在2TA的下遊；3TA、TA瞬間脈衝的方向與規定的正方向相同，呈正極性,判定3TA飛TA是非故障區段；d點上遊2TA與d點下遊3TA脈衝極性相反，判定d點在2TA?3TA之間。如果3TA下遊線路較短，脈衝幅值較小，達不到閾值，但符合接地故障點在負極性TA的下遊，判定接地故障點在2TA之後。
[0016]圖3所示，接地故障點d在線路末端，接地時刻，ITA飛TA採集到脈衝信息傳由各個配電自動化終端送到監控中心，電流瞬間脈衝的方向指向母線，與規定的正方向相反，均呈負極性，判定接地故障點在區內，且不在ITA飛TA之間；5TA是負極性的末端，判定d點在5TA的下遊，即線路的末端。
[0017]圖4所示,接地點d在支線上,瞬間零序電流脈衝方向如箭頭所示。接地故障時刻，ITA?7TA採集到脈衝信息由各個配電自動化終端傳送到監控中心，1TA、2TA、6TA及7TA的電流瞬間脈衝方向指向母線，呈負極性，判定接地故障點在7TA下遊；3TA飛TA瞬間電流脈衝方向指向線路，呈正極性，判定接地故障點不在本區段；2TA和3TA是「T」接點相鄰上下遊檢測點，極性相反，判定接地故障點在支線上
接地故障出現瞬間零序電流脈衝，以觸發閾值時刻作為比較極性的統一時標，無需專門對時，同時記錄接地故障發生時間。
[0018]第一個脈衝出現之後，接地定位判據結束，後續間歇性電弧接地或永久性接地使零序電流繼續存在。對於中性點不接地系統，接地點上遊(即電源側)的零序電流等於所有非故障線路的接地電容電流之和；對於消弧線圈接地系統，由於採用過補方式，接地點上遊的零序電流等於殘流與線路自身接地電容電流的算術和；對於中性點經高電阻接地系統，接地點上遊的零序電流等於全部非故障線路接地電容電流與中性點的阻性電流的向量和，這些電流較大，容易檢測到，用以記錄接地故障持續的時間。當零序電流消失時，判定接地故障消失，同時記錄接地故障消除時間。
【權利要求】
1.一種配電饋線單相接地定位系統，其特徵在於:由多個配電自動化終端、通信系統及監控中心組成；所述多個配電自動化終端用於將檢測到的瞬時脈衝極性信息通過所述通信系統發送到所述監控中心，所述監控中心用於比較多個配電自動化終端檢測到的線路各區段瞬時脈衝極性的方向，並實現接地定位。
2.如權利要求1所述的配電饋線單相接地定位系統的定位方法，其特徵在於: 規定零序電流方向由母線指向線路為正，由線路指向母線為負，即零序TA —次側的Pl標誌面對電源側，二次側SI為正極性端子，與接地定位裝置中I/U變換元件的正極性端子連接，經A/D轉換處理，將極性信息通過所述通信系統發送至所述監控中心，所述監控中心利用瞬間電流脈衝的極性，實現接地故障定位； 線路零序電流檢測點取自線路的分段開關、終端開關或聯絡開關的內部，或者在線路某些檢測點設置固定三相TA獲取零序電流，或者在電纜頭連接點使用穿纜式零序TA獲取零序電流； 如果待測線路的各區段瞬間零序電流脈衝均為正極性、或者均沒有採集到負極性脈衝，判定區外接地故障； 如果待測線路各區段瞬間零序電流脈衝均為負極性，判定本區段線路區內接地故障，接地故障點在末端負極性檢測點下遊區段，即負荷側區段； 如果待測線路的相鄰區段上遊瞬間零序電流脈衝為負極性，下遊為正極性，則判定接地故障點在本區段。
3.根據權利要求2所述的配電饋線單相接地定位方法，其特徵在於: 所述零序電流脈衝為接地故障出現的瞬間零序電流脈衝，以觸發閾值時刻作為比較極性的統一時標，無需專門對時。
4.根據權利要求3所述的配電饋線單相接地定位方法，其特徵在於: 第一個脈衝出現時刻記錄單相接地的起始時間，之後的數據不再參與接地定位判據；當零序電流消失時，判定接地故障消失，記錄接地故障消除時間。
【文檔編號】G01R31/08GK104237738SQ201410436782
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】張振旗, 柴玲芳, 胡紅陔, 鄭澤斌 申請人:珠海威瀚科技發展有限公司, 劉軍生