[发明专利]基于GPRS的小电流接地选线保护装置及保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力传输领域，应用于中性点不接地电网，为一种基于GPRS的小电流接地选线保护装置及保护方法。

背景技术

在中性点非直接接地电网，又称小接地电流系统中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷供电没有影响，因此，在一般情况下，都允许再继续运行1～2个小时，而不必立即跳闸。但是在单相接地以后，其他两相的对地电压升高倍，为了防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路，运行人员应及时采取措施予以消除。

中性点不接地电网是中性点非直接接地电网一种。当配电网络发生小电流接地故障时，在事先无法测知并采取有效的防范措施，仅能在事后采用拉路法及人工巡线目测法确定接地点的准确位置，拉路法需要进行大量的倒闸操作，给生产带来很大的损失，尤其是对在连续作业的生产区域及一些关键设备；而在事故发生后采取人工巡线目测法寻找接地点，每次都要耗费大量的人力、物力和时间。目前一些技术人员对此作了大量的研制工作，开发出的一种保护装置，是采用群体比幅比相方法，但是受零序电流互感器不平衡电流、运行方式的影响，判别不稳定。

发明内容

本发明要解决的问题是：目前中性点不接地电网中没有合适的保护装置，故障维护耗费大量的人力、物力和时间，已有的保护装置判别不稳定，需要一种稳定有效的小电流接地选线保护装置及保护方法。

本发明的技术方案为：基于GPRS的小电流接地选线保护装置，包括电源模块、电量信号采集模块、显示模块、开关量输出模块、单片机模块、通讯模块和GPRS模块，电源模块、电量信号采集模块的输出连接单片机模块，显示模块、开关量输出模块和通讯模块与单片机模块双线连接，通讯模块与GPRS模块由RS232连接，电量信号采集模块由电流、电压互感器、运算放大器和滤波电路组成，滤波电路为二阶压控电压源低频滤波电路，单片机模块包括C8051F206芯片、相应的晶振电路和复位电路，显示模块由LED显示灯组成，开关量输出模块由继电器、驱动三极管和保护电路组成，通讯模块由RS232电平转换芯片和保护电路组成。

为了防止通讯线路上的干扰进入控制器，通讯电路要和单片机电路电气隔离。

本发明保护装置的电源模块由电流/电压变换器获得电量信号采集模块的电流互感器二次侧的电流，经过共模和差模抑制电路、整流滤波电路、集成稳压芯片、定电压输入高隔离非稳压单输出得到所需电压，具体为：电量信号采集模块的电流互感器二次侧的电流经过共模和差模抑制电路和整流滤波电路接入集成稳压芯片7805和SPX1117M3_3.3，分别输出5V和3.3V的电压，由去耦电容和旁路电容保证输出的稳定，其中5V电源经过定电压输入高隔离非稳压单输出为通讯模块提供5V的隔离电源，3.3V为单片机C8051F206提供电源。

本发明基于GPRS的小电流接地选线保护方法，采用零序补偿导纳方法，在单相接地稳态下采集零序电压、零序电流，由于单相接地后零序电压为U₀∈(30V，100V)，当监测到零序电压超过30V后启动选线程序，其判别步骤如下：

(1)初始化；

(2)确定需要进行故障判断的接线方式，是中性点不接地NUS还是中性点经消弧线圈接地NES；

(3)如果是NUS，单相接地稳态下，计算基波零序电压的正弦系数u_1s、基波零序电压的余弦系数u_1c、基波零序电流的正弦系数i_1s、基波零序电流的余弦系数i_1c，判断是否i_1su_1s+i_1cu_1c<0，i_1cu_1s-i_1su_1c<0，若同时满足，则发生了接地故障，转入步骤(6)，否则转入步骤(7)；

(4)如果是NES，计算补偿导纳，判断补偿导纳基准值Y_per，若满足|Y_per|<1.5％则发生了接地故障，转入步骤(6)，否则判断是否|Y_per|>20％，若满足则发生了接地故障，转入步骤(6)，若均不满足|Y_per|<1.5％和|Y_per|>20％，转入步骤(5)；