小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法
2023-04-24 08:55:11
專利名稱：小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法
技術領域：
本發明涉及一種用於診斷小電流接地系統單相接地故障選線裝置的互感器是否存在接線錯誤的方法，屬測試技術領域。
背景技術：
3kV_60kV配電網廣泛採用中性點非有效接地系統，即小電流接地系統(參看圖 1)，非有效接地電網發生單相接地故障時，其它兩相對地電壓升高為線電壓，使系統絕緣受到威脅，特別是發生間歇性弧光接地時，由於中性點沒有電荷釋放通路，會引起弧光接地過電壓，進而導致相間短路。因此，配電網變電站母線一般都配備有用於檢測非有效接地電網單相接地故障的小電流系統選線裝置，以便及時發現並排除單相接地故障，防止配電線路對地不平衡電壓長時間存在。選線裝置從連接在同一母線的多條線路中檢測發生小電流接地故障的線路時，需要測量母線零序電壓相位和各條線路的零序電流相位，因而保證PT和CT接線無誤是選線裝置正常運行的前提。但由於使用、維護不當等原因，選線裝置的PT和CT有時會出現極性反接現象，造成故障錄波數據的失真，進而導致選線裝置不能做出正確判斷。目前，解決PT 和CT接線異常問題的常用辦法是由專門技術人員親自到現場排查，其缺點是排錯周期長、 費用高。因此，如何快速甄別選線裝置PT和CT的接線錯誤，是有關技術人員亟待解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足、提供一種能夠快速、準確地診斷小電流接地故障選線裝置接線狀態的方法。本發明所述問題是以下述技術方案實現的
一種小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法，它首先利用待診斷的小電流接地故障選線裝置對連接在母線上的多條線路依次做瞬時接地故障實驗，若在接地故障實驗中零序電流相位滯後母線零序電壓相位90°的線路多於零序電流相位超前零序電壓相位90°的線路，則母線PT接線正確，否則母線PT接線錯誤；然後在確定母線PT接線正確的前提下， 根據各條線路零序電流與變電站母線零序電壓的相位關係判斷各條線路的CT接線是否正確。上述小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法，根據各條線路零序電流與變電站母線零序電壓的相位關係判斷各條線路的CT接線是否正確的方法是在第i條線路做瞬時接地實驗，若第i條線路的零序電流相位滯後母線零序電壓相位90°，且其它線路的零序電流相位超前母線零序電壓相位90°，則各線路CT接線正確；否則，與上述零序電流相位特徵不符的線路CT接線錯誤。本發明依據零序網絡相位關係和故障概率分析結果，採用群體比相法獲取母線PT 接線信息特徵，它首先甄別母線PT接線極性錯誤並修正，並在母線PT接線極性正確的基礎上，判斷各線路CT接線極性是否錯誤。所述方法能夠快速、準確地診斷小電流接地故障選線裝置的接線錯誤，縮短選線裝置的排錯周期，從而降低了選線裝置的維護費用。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。圖1是配電網物理模擬平臺電氣線路；
圖2是存在單相接地故障時線路中的電流流向； 圖3是選線裝置原理示意圖； 圖4是狀態診斷流程圖。文中所用各符號的意義Utl、母線零序電壓；Ii、第i號線路零序電流；θ (U0)、母線零序電壓相位；θ (Ii)、第i號線路零序電流相位。
具體實施例方式本發明使用的選線裝置原理圖示意於圖3，圖中的零序電壓/電流通過互感器後首先經過限幅電路去除衝擊電壓，然後進入AD736對信號進行調整，調整後的信號輸入ADC。GPS提供給CPU秒脈衝和時間，CPU接收到秒脈衝後讀取ADC轉換的信號然後計算出零序電流/電壓的幅值與相位，最後將幅值與相位通過GPRS發送出去。診斷說明如下
1.母線PT接線狀態診斷方法
母線PT接線正確與否，對選線裝置正確選線至關重要。選線裝置的選線判據無論基於零序電流法、功率方向法、比幅比相法或五次諧波分量法，都需要正確測取零序電壓幅值和相位。選線裝置測取線路零序電壓的數據通道由開口三角接線電路和兩級PT實現。一次設備接線和二次PT接線都有可能造成PT極性反接。對於中性點不接地系統，發生單相接地故障線路的零序網絡阻抗僅由線路的對地電容成分構成，零序電壓在線路上產生零序容性電流(參看圖2)。現將母線指向負荷終端的方向定義為該網絡各分支的正方向。如圖2所示，線路 1出現單相接地故障時，線路1零序電流相位滯後零序電壓相位90° ；母線PT極性接反時， 線路1零序電流相位超前零序電壓相位90°。考慮到PT和CT接線極性都有可能出錯，需要分別在3條不同線路依次做瞬時接地故障實驗，根據零序網絡相位關係和概率分析，得到母線PT接線信息特徵零序電流相位滯後零序電壓相位90°的次數多於零序電流相位超前零序電壓相位90°的次數，則母線PT接線正確；否則母線PT接線錯誤。一般情況下，母線上連接η條線路，設在第i號線路上設置瞬間單相接地故障。當母線PT的接線正確時
第i號線路CT正確接線，則有第i號線路零序電流相位θ (Ii)滯後零序電壓相位 θ (U0) 90°
θ (Ii) = θ (U0) - 90° i=l,2, 3,……(1)
第i號線路CT錯誤接線，則有第i號線路零序電流相位超前零序電壓相位90° :θ (Ii) = θ (U0) + 90° i=l,2, 3, ...... (2)
當母線PT接線反向時
第i號線路CT正確接線，則有第i號線路零序電流相位超前零序電壓相位90° : θ (Ii) = θ (U0) + 90° i=l,2, 3, ...... (3)
第i號線路CT錯誤接線，則有第i號線路零序電流相位滯後零序電壓相位90° θ (Ii) = θ (U0) - 90° i=l,2, 3, ...... (4)
考慮到多數CT接線極性正確為大概率事件，母線PT接線極性判別方法如下 依次在連接母線的線路上設置瞬間單相接地故障，若故障線路零序電流相位滯後零序電壓相位90°的次數多，母線PT接線正確；故障線路零序電流相位超前零序電壓相位90° 的次數多，則母線PT接線錯誤。2.線路CT接線狀態診斷
在確定母線PT接線正確的前提下，判斷線路CT接線正確與否。線路CT接線信息特徵是在第i條線路做瞬時接地實驗，第i條線路零序電流相位滯後零序電壓相位90°，其它線路零序電流相位超前零序電壓相位90°，則各線路CT接線正確；否則，相應的線路CT接線錯誤。根據線路CT接線信息特徵可得線路CT接線狀態診斷算法 第1步判斷第i號線路CT接線情況。當第i號線路零序電流相位滯後零序電壓相位90°，即θ (Ii) = θ (U0) - 90° 時，第i號線路CT正確接線；
當第i號線路零序電流相位超前零序電壓相位90°，即θ (Ii) = θ (U0) +90°時， 第i號線路CT錯誤接線。第2步判斷其他線路CT接線情況。設第i號線路出現故障時，其它線路沒有單相接地故障，所以，其它線路的零序電流相位應與第i號線路零序電流相位相差180°或者0°。如果第i號線路CT接線正確
當Θ(Ι》=θ (Ij) 士 180°時，判定第j號線路CT正確接線，其中j=l，2，3'"，i-l， i+1，…；
當θ (Ii) = θ (Ij) 士 0°時，判定第j號線路CT錯誤接線，其中j=l，2，3···，i-1， i+1,…。如果第i號線路CT接線錯誤
當Q(Ii) = θ (Ij) 士 180°時，判定第j號線路CT錯誤接線，其中j=l，2，3*"，i-l， i+1,…；
當θ (Ii) = θ (Ij) 士 0°時，判定第j號線路CT正確接線，其中j=l，2，3···，i-1， i+1,…。選線裝置智能診斷的前提條件是必須明確瞬間單相接地實驗中設置單相接地故障的線路號，智能診斷的信息基礎是選線裝置錄取的故障數據。這兩點是選線裝置智能診斷所需的原始信息。智能診斷時首先獲取線路零序電壓\電流相量。選線裝置的故障錄波數據文件記錄了零序電壓數據和各線路零序電流數據，它們都有暫態和穩態兩個部分。暫態部分為單相接地故障發生前、後各一個周波的暫態故障數據，其後四個周波的故障數據為穩態部分。 每個故障錄波數據共含六個周波，且每個周波由100個數據點構成。暫態數據的變化大且不穩定，可選擇穩態數據用於判斷選線裝置狀態。本發明為獲取線路零序電壓和零序電流相量，分別將每個信息量穩態部分最後的100個數據抽取出來，即利用最後一個周波信息的穩定性，採用離散傅立葉變換(DFT)算法，得到基頻信號幅值和相位，為PT接線狀態診斷算法和CT接線狀態診斷算法提供信號相量值。在求取母線連接線路零序電壓相量和各線路零序電流相量後，選線裝置智能診斷系統在輸入選線裝置智能診斷系統必要信息的基礎上，調用PT和CT接線狀態診斷算法程序，即可判斷不同類型選線裝置出錯的狀態。
本發明能夠指導現場技術人員修複選線裝置，提高選線裝置的使用率。研發選線裝置狀態診斷系統的技術可應用於配網自動化系統的故障監控，對推動小電流接地故障檢測技術的發展和實現配網自動化具有重要的實用價值。
權利要求
1.一種小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法，其特徵是，它首先利用待診斷的小電流接地故障選線裝置對連接在母線上的多條線路依次做瞬時接地故障實驗，若在接地故障實驗中零序電流相位滯後母線零序電壓相位90°的線路多於零序電流相位超前零序電壓相位90°的線路，則母線PT接線正確，否則母線PT接線錯誤；然後在確定母線PT接線正確的前提下，根據各條線路零序電流與變電站母線零序電壓的相位關係判斷各條線路的CT 接線是否正確。
2.根據權利要求1所述的小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法，其特徵是，根據各條線路零序電流與變電站母線零序電壓的相位關係判斷各條線路的CT接線是否正確的方法是在第i條線路做瞬時接地實驗，若第i條線路的零序電流相位滯後母線零序電壓相位 90°，且其它線路的零序電流相位超前母線零序電壓相位90°，則各線路CT接線正確；否則，與上述零序電流相位特徵不符的線路CT接線錯誤。
全文摘要
一種小電流接地故障選線裝置狀態診斷方法，它首先利用待診斷的小電流接地故障選線裝置對連接在母線上的多條線路依次做瞬時接地故障實驗，若在接地故障實驗中零序電流相位滯後母線零序電壓相位90°的線路多於零序電流相位超前零序電壓相位90°的線路，則母線PT接線正確，否則母線PT接線錯誤；然後在確定母線PT接線正確的前提下，根據各條線路零序電流與變電站母線零序電壓的相位關係判斷各條線路的CT接線是否正確。本發明能夠快速、準確地診斷小電流接地故障選線裝置的接線錯誤，縮短選線裝置的排錯周期，從而降低了選線裝置的維護費用。
文檔編號G01R31/02GK102565619SQ20121003509
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者李剛, 楊以涵, 田永超, 鄭顧平, 齊鄭 申請人:華北電力大學(保定)