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配電饋線單相接地定位系統(tǒng)及定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種配電饋線單相接地故障定位方法，適用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。該方法比較單相接地故障發(fā)生時刻饋線各區(qū)段瞬間零序電流脈沖極性來判定線路接地故障區(qū)段，稱為瞬間極性判定法。配電自動化終端將各區(qū)段零序電流檢測點(diǎn)瞬間脈沖極性的信息發(fā)送到監(jiān)控中心：相鄰零序電流檢測點(diǎn)瞬間極性均指向線路（下游），判定區(qū)外接地故障；瞬間極性指向母線（上游），判定單相接地點(diǎn)在本線路末端；相鄰上、下游瞬間零序脈沖極性相反，判定本區(qū)段單相接地。本發(fā)明經(jīng)配電自動化技術(shù)性能測試臺驗(yàn)證，判斷準(zhǔn)確、可靠。
【專利說明】配電饋線單相接地定位系統(tǒng)及定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配電自動化線路接地故障自動檢測技術(shù)，具體涉及到一種1kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地定位技術(shù)，饋線發(fā)生單相接地故障時準(zhǔn)確判定接地故障區(qū)段。

【背景技術(shù)】
[0002]我國中壓配網(wǎng)系統(tǒng)采用非有效接地系統(tǒng)(中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式及中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式)，而中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地為推薦普及方式。發(fā)生單相接地故障時，接地電流很小，故障特征不明顯。準(zhǔn)確定位、盡快找出接地故障點(diǎn)、排除故障，是保證配網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，配電線路接地定位技術(shù)至今沒有得到徹底解決，是推廣的饋線自動化技術(shù)的技術(shù)難點(diǎn)，目前仍處于研究試階段。
[0003]申請?zhí)?01010158319.9的發(fā)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(dá)到接地定位的目的。問題在于:1)所描述的檢測專利屬高壓線上的帶電作業(yè)，整個工作流程違反范圍DL409-1991《電業(yè)安全工作規(guī)程》的規(guī)定，是違規(guī)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(tǒng)中，絕大部分不是穩(wěn)定的金屬性接地，過渡電阻接地、間歇電弧接地占大多數(shù)，就是說接地電流不是穩(wěn)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，與三相電流互感器并聯(lián)得到的零序電流不能相等；即使保證上、下位機(jī)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采集原則，不是實(shí)時數(shù)據(jù)。4)零序電流中的有功分量一般只有零點(diǎn)幾安，檢測困難，鉗形表實(shí)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(shù)不能使用。
[0004]申請?zhí)?01220012928.8的實(shí)用新型專利公開了小電流接地故障區(qū)段在線定位方法及其系統(tǒng)。該專利比較線路零序電流的方向確定線路接地的故障區(qū)段，若零序電流滯后零序電壓90°，判定接地故障點(diǎn)在固定測點(diǎn)的下游；若零序電流超前零序電壓90°，說明接地故障點(diǎn)在該檢測點(diǎn)的上游。將饋線各固定測量點(diǎn)的零序電流經(jīng)GPRS通信發(fā)送到監(jiān)控中心，判定故障區(qū)段。僅從原理上分析，該判據(jù)在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以使用。但是不能使用在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)中。在消弧線圈接地系統(tǒng)中，由于過補(bǔ)償效果，接地故障線路的零序電流不是滯后零序電壓90 °，而是超前零序電壓接近90°。在高電阻接地系統(tǒng)中，中性點(diǎn)的阻性電流約占系統(tǒng)電容電流的509Γ110%,流過故障線路的零序電流也不是落后零序電壓90°，約在42°飛4°之間。
[0005]申請?zhí)?01110066090的發(fā)明專利公開了一種基于信號注入法的小電流在線定位系統(tǒng)。該專利從變電站專用PT的二次側(cè)注入不包括50Hz整數(shù)倍的13(Γ230Ηζ交流信號，然后測量該頻率的注入電壓；在線路側(cè)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(tǒng)需要大功率的變頻信號發(fā)生器，24小時不停運(yùn)轉(zhuǎn)，隨時等待向PT注入變頻電流、升壓后送向系統(tǒng)，所增加的注入設(shè)備一旦出問題，定位系統(tǒng)則癱瘓，給接地定位增加了新的瓶頸；2)維護(hù)變頻升壓設(shè)備的正常運(yùn)行，供電企業(yè)還需要增添新專業(yè)，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(diǎn)的過渡電阻與系統(tǒng)容抗的比例有關(guān)，過渡電阻與系統(tǒng)容抗之比越大，通過接地故障點(diǎn)的有效電流信號越微弱，檢測越困難；3)由于1kVPT是信號注入代用品，從低壓側(cè)注入電流變換到高壓之后降低了 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(fù)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(rèn)定所述接地定位系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，靈敏性、可靠性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出利用接地瞬間零序電流脈沖極性特征實(shí)現(xiàn)區(qū)段接地定位的瞬間極性判定法，不需要零序電壓參與，適用于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(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種配電饋線單相接地定位系統(tǒng)，其由多個配電自動化終端、通信系統(tǒng)及監(jiān)控中心組成；所述多個配電自動化終端用于將檢測到的瞬時脈沖極性信息通過所述通信系統(tǒng)發(fā)送到所述監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心用于比較多個配電自動化終端檢測到的線路各區(qū)段瞬時脈沖極性的方向，并實(shí)現(xiàn)接地定位。
[0008]所述配電饋線單相接地定位系統(tǒng)的定位方法，包括以下步驟:
規(guī)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(fù)，即零序TA —次側(cè)的Pl標(biāo)志面對電源側(cè)，二次側(cè)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(jīng)A/D轉(zhuǎn)換處理，將極性信息通過所述通信系統(tǒng)發(fā)送至所述監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心利用瞬間電流脈沖的極性，實(shí)現(xiàn)接地故障定位；
線路零序電流檢測點(diǎn)取自線路的分段開關(guān)、終端開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的內(nèi)部，或者在線路某些檢測點(diǎn)設(shè)置固定三相TA獲取零序電流，或者在電纜頭連接點(diǎn)使用穿纜式零序TA獲取零序電流；
如果待測線路的各區(qū)段瞬間零序電流脈沖均為正極性、或者均沒有采集到負(fù)極性脈沖，判定區(qū)外接地故障；
如果待測線路各區(qū)段瞬間零序電流脈沖均為負(fù)極性，判定本區(qū)段線路區(qū)內(nèi)接地故障，接地故障點(diǎn)在末端負(fù)極性檢測點(diǎn)下游區(qū)段，即負(fù)荷側(cè)區(qū)段；
如果待測線路的相鄰區(qū)段上游瞬間零序電流脈沖為負(fù)極性，下游為正極性，則判定接地故障點(diǎn)在本區(qū)段。
[0009]所述零序電流脈沖為接地故障出現(xiàn)的瞬間零序電流脈沖，以觸發(fā)閾值時刻作為比較極性的統(tǒng)一時標(biāo)，無需專門對時。第一個脈沖出現(xiàn)時刻記錄單相接地的起始時間，之后的數(shù)據(jù)不再參與接地定位判據(jù)；當(dāng)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。對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，接地點(diǎn)上游，即電源側(cè)的零序電流等于所有非故障線路的接地電容電流之和；對于消弧線圈接地系統(tǒng)，由于采用過補(bǔ)方式，接地點(diǎn)上游的零序電流等于殘流與線路自身接地電容電流的算術(shù)和；對于中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，接地點(diǎn)上游的零序電流等于全部非故障線路接地電容電流與中性點(diǎn)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(xù)的時間。
[0010]所述通信系統(tǒng)為數(shù)字通信系統(tǒng)，其傳輸介質(zhì)為光纖。
[0011]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明適用范圍廣，其不需要零序電壓參與，適用于1kV不接地方式、消弧線圈接地方式及高電阻接地方式；經(jīng)配電自動化技術(shù)性能測試臺驗(yàn)證，判斷準(zhǔn)確、可靠，克服了現(xiàn)有技術(shù)的弊端，適合大范圍推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是線路各監(jiān)測點(diǎn)零序電流TA極性規(guī)定及區(qū)外接地故障時刻電流瞬間脈沖極性；
圖2是區(qū)內(nèi)接地故障時零序電流瞬間脈沖極性示意圖；
圖3是線路末端接地故障時零序電流瞬間脈沖極性示意圖；
圖4是接地故障點(diǎn)在支線上時零序電流瞬間脈沖極性示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施案例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]]圖1中ITA飛TA是配電線路L的零序電流檢測點(diǎn)，是配電自動化終端的組件之一，L是實(shí)現(xiàn)接地定位的饋線。接地點(diǎn)d不在本線路上，而在區(qū)外(其它線路或母線)。對于線路L，零序電流瞬間脈沖方向由母線指向線路，ITA飛TA正極性Pl面對電源側(cè)母線，與規(guī)定的電流正方向符合。接地時刻，ITA飛TA采集到脈沖信息傳送到監(jiān)控中心，均為正極性，判定接地點(diǎn)不在線路L區(qū)段。脈沖幅值自母線向線路方向衰減，后段4TA飛TA的脈沖幅值可能達(dá)不到閾值，由于不會出現(xiàn)負(fù)極性脈沖，所以不影響判定。
[0015]圖2所示，接地故障點(diǎn)d在本線路2TA?3TA區(qū)段之間，零序電流瞬間脈沖方向如箭頭所指。接地時刻，ITA飛TA采集到脈沖信息由各個配電自動化終端傳送到監(jiān)控中心，d點(diǎn)上游I TA、2TA電流瞬間脈沖的方向指向母線，與規(guī)定的正方向相反，呈負(fù)極性，判定接地故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)；1TA與2TA脈沖極性相同，判定d點(diǎn)不在ITAlTA之間；2TA是負(fù)極性的末端，判定d點(diǎn)在2TA的下游；3TA、TA瞬間脈沖的方向與規(guī)定的正方向相同，呈正極性,判定3TA飛TA是非故障區(qū)段；d點(diǎn)上游2TA與d點(diǎn)下游3TA脈沖極性相反，判定d點(diǎn)在2TA?3TA之間。如果3TA下游線路較短，脈沖幅值較小，達(dá)不到閾值，但符合接地故障點(diǎn)在負(fù)極性TA的下游，判定接地故障點(diǎn)在2TA之后。
[0016]圖3所示，接地故障點(diǎn)d在線路末端，接地時刻，ITA飛TA采集到脈沖信息傳由各個配電自動化終端送到監(jiān)控中心，電流瞬間脈沖的方向指向母線，與規(guī)定的正方向相反，均呈負(fù)極性，判定接地故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)，且不在ITA飛TA之間；5TA是負(fù)極性的末端，判定d點(diǎn)在5TA的下游，即線路的末端。
[0017]圖4所示,接地點(diǎn)d在支線上,瞬間零序電流脈沖方向如箭頭所示。接地故障時刻，ITA?7TA采集到脈沖信息由各個配電自動化終端傳送到監(jiān)控中心，1TA、2TA、6TA及7TA的電流瞬間脈沖方向指向母線，呈負(fù)極性，判定接地故障點(diǎn)在7TA下游；3TA飛TA瞬間電流脈沖方向指向線路，呈正極性，判定接地故障點(diǎn)不在本區(qū)段；2TA和3TA是“T”接點(diǎn)相鄰上下游檢測點(diǎn)，極性相反，判定接地故障點(diǎn)在支線上
接地故障出現(xiàn)瞬間零序電流脈沖，以觸發(fā)閾值時刻作為比較極性的統(tǒng)一時標(biāo)，無需專門對時，同時記錄接地故障發(fā)生時間。
[0018]第一個脈沖出現(xiàn)之后，接地定位判據(jù)結(jié)束，后續(xù)間歇性電弧接地或永久性接地使零序電流繼續(xù)存在。對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，接地點(diǎn)上游(即電源側(cè))的零序電流等于所有非故障線路的接地電容電流之和；對于消弧線圈接地系統(tǒng)，由于采用過補(bǔ)方式，接地點(diǎn)上游的零序電流等于殘流與線路自身接地電容電流的算術(shù)和；對于中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)，接地點(diǎn)上游的零序電流等于全部非故障線路接地電容電流與中性點(diǎn)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(xù)的時間。當(dāng)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(quán)利要求】
1.一種配電饋線單相接地定位系統(tǒng)，其特征在于:由多個配電自動化終端、通信系統(tǒng)及監(jiān)控中心組成；所述多個配電自動化終端用于將檢測到的瞬時脈沖極性信息通過所述通信系統(tǒng)發(fā)送到所述監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心用于比較多個配電自動化終端檢測到的線路各區(qū)段瞬時脈沖極性的方向，并實(shí)現(xiàn)接地定位。
2.如權(quán)利要求1所述的配電饋線單相接地定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于: 規(guī)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(fù)，即零序TA —次側(cè)的Pl標(biāo)志面對電源側(cè)，二次側(cè)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(jīng)A/D轉(zhuǎn)換處理，將極性信息通過所述通信系統(tǒng)發(fā)送至所述監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心利用瞬間電流脈沖的極性，實(shí)現(xiàn)接地故障定位； 線路零序電流檢測點(diǎn)取自線路的分段開關(guān)、終端開關(guān)或聯(lián)絡(luò)開關(guān)的內(nèi)部，或者在線路某些檢測點(diǎn)設(shè)置固定三相TA獲取零序電流，或者在電纜頭連接點(diǎn)使用穿纜式零序TA獲取零序電流； 如果待測線路的各區(qū)段瞬間零序電流脈沖均為正極性、或者均沒有采集到負(fù)極性脈沖，判定區(qū)外接地故障； 如果待測線路各區(qū)段瞬間零序電流脈沖均為負(fù)極性，判定本區(qū)段線路區(qū)內(nèi)接地故障，接地故障點(diǎn)在末端負(fù)極性檢測點(diǎn)下游區(qū)段，即負(fù)荷側(cè)區(qū)段； 如果待測線路的相鄰區(qū)段上游瞬間零序電流脈沖為負(fù)極性，下游為正極性，則判定接地故障點(diǎn)在本區(qū)段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電饋線單相接地定位方法，其特征在于: 所述零序電流脈沖為接地故障出現(xiàn)的瞬間零序電流脈沖，以觸發(fā)閾值時刻作為比較極性的統(tǒng)一時標(biāo)，無需專門對時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電饋線單相接地定位方法，其特征在于: 第一個脈沖出現(xiàn)時刻記錄單相接地的起始時間，之后的數(shù)據(jù)不再參與接地定位判據(jù)；當(dāng)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(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】張振旗, 柴玲芳, 胡紅陔, 鄭澤斌 申請人:珠海威瀚科技發(fā)展有限公司, 劉軍生