[发明专利]稳态零序电流助增装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中接地故障检测技术，尤其涉及一种中性点不接地或经消弧线圈接地系统用的稳态零序电流助增装置及方法。

背景技术

目前，对于运行的配电系统，由于系统中性点不接地或经消弧线圈接地，发生单相接地故障后不形成短路回路，只有系统分布电容引起的很小的零序电流。国内外各种查找单相接地故障的装置就是根据这些比较小的量作为判断依据，误判率比较大。对此，目前尚无准确可靠的微机选线装置能动作于跳闸。

国内外高校和厂家推出三种类型的接地选线定位装置，分别是：反应单相接地故障暂态量的选线定位装置、反应单相接地故障稳态量的选线定位装置、利用“注入法”原理构成的选线定位装置。前两种现有技术的缺陷为：对于反映故障暂态量的选线定位方法，有故障电气量存在时间短不易采集故障数据的缺陷；对于反映故障稳态量的选线定位方法，存在电气量幅值偏小的缺陷，由于故障分量幅值太小，造成判据失灵，降低了装置的可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前对于利用故障信号稳态分量选线和定位的方法存在系统自身故障电气量幅值偏小不易检测的缺陷，提供一种具有在电网发生单相接地故障后，瞬间放大故障信号稳态分量，使基于单相接地故障稳态量的选线定位装置准确动作，达到定位和选线目的等优点的稳态零序电流助增装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种稳态零序电流助增装置，它包括被保护配电系统的母线，所述母线上安装稳态零序电流助增装置，该装置还与电压互感器连接，电压互感器则与母线连接；助增装置由电力电容器组、投切开关和控制装置组成，控制装置监测配电系统是否发生单相接地故障，电力电容器组则对接地电流进行助增，并由控制装置通过投切开关控制电力电容器组的投切。

所述电力电容器组包括在母线的每一相上设置的至少一个电容器，它们构成电容器组，每个电容器的一端分别与各自的投切开关串联，另一端接地。

所述控制装置由三相电压、零序电压采集装置、单相接地故障判断装置和开关投切驱动装置组成，监测配电系统三相电压和零序电压并判断系统是否发生单相接地故障，从而控制电力电容器的投切；其中，三相电压、零序电压采集装置由电压变送器、RC低通滤波、由运算放大器构成的预处理电路和A/D转换电路构成；单相接地故障判断装置由AT89C52单片机构成；开关投切驱动装置由继电器驱动电路和控制继电器构成。

所述各投切开关组成一组控制开关，它们接在母线与各自相应的电容器之间，根据控制装置的命令投切电力电容器组。

一种采用稳态零序电流助增装置的助增方法，它的方法为，

(1)配电系统运行时，投切开关断开，电力电容器组不投入，控制装置实时监测母线电压和系统零序电压，并判断系统是否发生单相接地故障；

(2)若没有单相接地故障发生，重复步骤(1)；若有，立即将投切开关闭合，把电力电容器组投入故障系统，以增大故障零序电流；

(3)继续监测母线电压和系统零序电压，并判断单相接地故障是否存在；

(4)若故障依然存在，继续进行步骤(3)的操作；

(5)若故障已解除，将投切开关断开，把电力电容器组从系统中切除；

(6)然后返回到步骤(1)重新进行上述操作。

本发明的工作过程为：对于运行的配电系统，由本装置的控制部分实时监测母线的三相电压和系统零序电压，并实时判断配电系统是否发生单相接地故障。配电系统正常运行时，投切开关K是断开的，该装置不投入。当发生单相接地故障时，由控制部分将投切开关K闭合，稳态零序电流助增装置迅速投入到故障系统中，使故障零序电流瞬间得到放大，故障被找到后由控制部分立即将投切开关K断开，该装置从系统中退出，不会对配电系统的运行造成不利影响。

本发明的有益效果是：(1)可以与基于稳态故障量的单相接地故障选线和定位保护联用，当小电流接地系统发生单相接地故障时，通过稳态零序电流助增装置人为地增加故障稳态零序电流，瞬间放大的故障零序电流使故障线路与非故障线路的零序故障电流差距增大，从而使基于故障稳态量的单相接地故障选线与定位保护的动作准确率得到提高。(2)提高了基于稳态故障量的单相接地故障选线和定位保护的抗过渡电阻能力，由于人为增加了故障零序电流，加强了故障点的故障程度，相应的提高了抗过渡电阻的能力。(3)对装有高压熔断器的出线，增大了的故障零序电流使高压熔断器迅速熔断，可将接地故障迅速隔离。