[发明专利]三相不接地系统中接地故障相鉴别方法及鉴别装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统和专用配电系统中采用中性点不接地的运行方式中，对发生接地故障相进行鉴别的方法及鉴别装置。

背景技术

电力系统和专用配电系统有很多采用配电变压器中性点不接地的运行方式，在发生单相接地(刚性或弧光接地)故障时，由于线电压仍保持不变，故对用户继续工作影响不大，所以电力规程中规定允许短时间带故障运行(通常为最大两小时)，因而大大提高了系统的供电可靠性。

但是，在中性点不接地系统发生单相接地故障时(如图1所示，故障相为C相)，非故障相的对地电压可由正常相电压升高到线电压或线电压以上；在发生单相弧光接地故障时，间歇性过电压最高可达正常相电压的3.5倍；还有资料显示，电缆线路发生单相弧光接地时，非故障相的过电压可达4～71倍，对设备、线路和旋转电机等造成了严重的威胁。

鉴于以上原因，在线实时监测母线对地绝缘电阻，及早发现故障、排除故障，是保障中性点不接地系统安全运行的有效防范措施之一，而在发现故障的同时直接指出接地故障相，对减少排查时间，迅速排除故障，尤为必要。

目前已有用于中性点不接地系统的在线对地电阻的实时监测装置，其电原理如图2所示，其中，u为测量对地绝缘电阻R_S的信号源，它对外输出的电压信号可以是直流的也可以是低频交变的；R为隔离兼耦合电阻；r为被测系统的电源内阻；U0为测量输出信号。通过电路分析可以看出：U0的大小是由u、R、r、R_S的取值和接地故障的相别共同决定的，当u、R、r的取值确定时，U0的大小取决于接地故障相R_S的值及电源内阻值之和，实践中考虑到测量电路自身的安全及不影响被测系统的正常工作，隔离兼耦合电阻R的取值必须较大(一般要达到几百千欧)；而且被测系统的电源内阻r在直流和低频下都很小(一般只有几欧甚至小于一欧)，所以，不论对地绝缘电阻Rs的降低发生在哪一相，在测量输出信号U0上都很难区别出来。也就是说该技术无法鉴别出接地故障相。

图3所示的为另一种绝缘电阻测控系统，其通过微电脑控制，只适用于多支路的中性点不接地系统。基本原理是在每一支路上设一只零序电流互感器LT，当某一支路，例如j路的某一相线对地绝缘电阻Rs变小时，该支路上的零序电流互感器LTj就有信号输出。因此，该技术只能检测和鉴别发生接地故障的支路，但不可能再进一步找出故障相。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能够鉴别出具体哪一相出现接地故障的鉴别方法及鉴别装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三相不接地系统中接地故障相鉴别方法，它包括如下步骤：

(a)、选取三相不接地系统中任一线电压作为基准电压，该基准电压为矢量电压；

(b)、针对该基准电压确定每一相发生接地故障时，各故障相理论零序电压与该基准电压之间相位差的值域，所述的理论零序电压定义为任意一相发生接地故障时可能产生的零序电压矢量；

(c)、实时在线采集实测零序电压，若实测零序电压为零，则判断未发生接地故障；若实测零序电压不为零，则进入步骤(d)；

(d)、计算实测零序电压与所述基准电压之间的相位差，判断该相位差落入步骤(b)中的哪一值域，即可判断与该值域相对应的相发生接地故障。

进一步地，步骤(b)中，步骤(b)中，所述的理论零序电压相对于基准电压之间相位差的值域确定方法为：基准电压选定后，设定某相发生接地故障时，其理论零序电压相对于基准电压的相角变化起始角为θ_i，则该相发生故障对应的值域为θ_i～θ_i+120°，所述的变化起始角θ_i定义为该相的相电压的反向矢量相对于该基准电压的夹角。即A相发生故障对应的值域范围为θ_A～θ_A+120°；B相发生故障对应的值域范围为θ_B～θ_B+120°；C相发生故障对应的值域为θ_C～θ_C+120°。

步骤(d)中，实测零序电压与基准电压之间相位差通过计算各电压过零点的脉冲之间的时间差获得。