[发明专利]一种电压扰动闭锁选线的小电流接地选线装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统配电网的电气设备制造技术领域，尤其是一种电压扰动闭锁选线的小电流接地选线装置。 

背景技术

我国低压配电网大都采用中性点非有效接地方式，这类电网在发生单相接地故障时，接地故障处仅流过线路的电容电流，其数值只是几安到二、三十安，因此这类电网属于小接地电流电网。由于不产生短路电流，且线电压仍是对称的，不影响对用户的正常供电，按规程要求允许继续运行1～2小时。小电流系统发生单相故障后，故障特征不明显，特别是中性点经消弧线圈接地的系统，由于消弧线圈补偿了部分电容电流，在稳态下的故障线路的电流信号与非故障线路的电流信号很难区分，因此要快速选出故障线路有了一定的难度。 

自80年代小电流接地选线装置问世以来，已经历了几次更新换代，检测水平和算法不断提高，但均存在着误判率较高的问题。误判率较高既有选线原理方面的原因，也有其它因素的影响。 

目前常用的选线原理主要有三种：信号注入法、增量法、暂态信号法。 

注入法的提出，为解决选线问题提出了一个很好思路和方向，人为地向系统中注入一个特定的信号，通过检测此信号的流向来查找故障线路。基于此原理的选线产品有较高选线正确率，但此类产品一直得不到大面积应用，主要是存在工程安装不方便、受PT容量影响以及不能正确反应弧光和高阻接地故障等。相信随着上述问题的解决，注入法将会是解决选线问题的最佳方法。 

增量法，需要与特殊消弧线圈配合，通过调整消弧线圈补偿度或改变中值电阻阻值来改变故障零序电流大小，然后通过检测各线路信号变化量的大小来查找故障线路，变化量最大的为故障线路。此方法在弧光和高阻接地故障下选线不可靠，并且在选线过程中对线圈或电阻的调整，会对一次系统造成一定冲击，另外投资成本高，安装麻烦，只适用在新建电站中。 

暂态法，与传统稳态选线法一样，都是利用系统固有的零序电压和零序电流，但它是对传统稳态选线方法的改进，不仅突破了稳态选线法受消弧线圈补偿影响的屏颈，而且暂态信号强，非常利于选线。近年来暂态法选线理论随着电子技术的发展得到快速发展和应用，成为解决小电流接地选线问题主要研究方向。 

其它因素主要是小电流采样部分的因素，比如零序互感器的精度达不到要求，一次侧零序电流很小的时候，变比误差达20％以上，角度误差达20度以上，这样的误差根本就无法保证选线的准确性，另外对零序互感器在带电条件下很难完成极性较验，难以确保接入选线装置信号的极性是正确的。 

基于以上因素，使小电流选线装置的准确率很难达到令人满意的水平。 

另外，电力系统中存在着许多电感和电容元件，如变压器、互感器、消弧线圈、发电机、输电线路等的电感，线路对地和相间电容，补偿用的并联和串联电容器，高压设备的电容等。它们的组合可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，当操作或发生故障时，在加电源的作用下，产生谐振现象，引起谐振过电压。电力系统中发生铁磁谐振的机会相当多，如断路器非全相动作或不同期操作，电压互感器的饱和等都会引起铁磁谐振过电压。 

运行经验表明，系统在发生谐振过电压、PT断相、三相电压不平衡等干扰因素都会引起小电流接地选线装置的误启动，给值班运行人员造成误解和不便，影响了装置的选线准确率。目前，应用于输配电现场的小电流接地选线装置都 没能很好地解决这一问题。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电压扰动闭锁选线的小电流接地选线装置，它能够有效地区分电力系统中发生的电压扰动和接地故障，在系统扰动时不误动、在接地故障发生时不拒动，提高选线装置的动作可靠性和选线准确率。 

本发明的实现技术方案如下：一种电压扰动闭锁选线的小电流接地选线装置，由交流采样模块、信号输出模块、人机交互模块、中央处理模块以及电源模块组成，所述系统零序电压和零序电流通过交流采样模块转成数字信号后，经中央处理模块运算处理，选出故障线路或判断扰动类别，再由中央处理模块输出控制信号，并由人机模块和信号输出模块完成控制信号的输出。而所述电源模块则用于对上述模块的正常供电。 

所述交流采样模块用于采集零序电流和零序电压信号，零序电压电流通过转换电路将信号通过信号总线传输至中央处理模块， 

所述信号输出模块主要完成装置控制信号的输出，通过现场可编程门阵列FPGA和密码锁电路控制继电器的动作， 

所述人机交互模块由键盘和液晶组成，完成装置定值的输入和信息显示， 

所述中央处理模块完成零序电压、电流的分析处理，对各个模块发出控制信号，