[发明专利]小电流接地系统单相接地故障选线方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种小电流接地系统单相接地故障选线的方法和装置。

背景技术

我国的中低压供电系统，主变压器中性点不直接接地，通称为小电流接地系统。该系统处于供电网的末端，出线多，分布广。当某一线路发生单相接地故障时，接地电流较小，系统可以带故障运行一段时间。为避免故障扩大，应尽快找出故障线路，排除故障。

现有的小电流接地系统单相接地故障选线方法有很多，信号注入法是较典型的一种。中国专利CN1096877公布的技术属于早期的信号注入法，在单相接地故障发生后，向电网系统注入特殊频率的电流信号，用探测器在各个出线口探测该电流信号，电流幅值最大的线路即为故障线路。由于早期的信号注入法在实际应用中存在误选问题，后来又有了许多改进方法，例如，将单频信号注入改为双频甚至多频信号注入、用电流的有功分量作为选线判据等。这些改进方法也没能完全解决故障选线问题。信号注入法在工程上难于完美应用的关键问题在于：注入的电流信号很小，电网系统自身的电流信号却很大。为了准确检测注入电流，排除系统电流的干扰，必须采用频带很窄的选频放大器。当选频放大器的频带较窄时，其滤波特性会随时间和环境(包括温度、湿度和压力等因素)而发生很大的变化，导致测量误差增大，造成误选和漏选。用注入电流的有功分量作为选线判据，除了需要测量电流外，还需要额外的电压测量单元，实现的难度更大。供电部门还是普遍采用最古老的拉线法来判断故障线路。拉线法会导致正常线路停电，严重影响供电质量。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，总结出一种克服选频放大器滤波特性变化的方法，并提出了一种简化的有功电流比较法，简单可靠，环境适应能力强。

选频放大器的滤波特性会随时间和环境的变化而变化，但这种变化是缓慢的，在短时间内(比如几十秒内)，滤波特性的变化完全可以忽略不计。只要能在短时间内，实时测算选频放大器的滤波特性，并利用测算的滤波器特性对注入线路的电流信号进行测量计算，就能消除选频放大器特性变化对测量精度的影响。根据上述分析，设计出如下的小电流接地系统单相接地故障选线的方法和装置：

小电流接地系统单相接地故障选线方法和装置，包含异频信号发生器和异频电流测量单元，当电网出现单相接地故障时，异频信号发生器向电网系统注入异频电流信号，异频电流测量单元检测并计算各条线路上流过的异频电流，根据测算的异频电流区分正常线路和故障线路，其特征是：信号测量过程分为两个阶段，在阶段一，异频信号发生器不向电网系统注入信号，将相同频率且波形稳定的信号(简称直传信号)直接传送到异频电流测量单元，测量异频电流测量单元的输出信号；在阶段二，异频信号发生器向电网系统注入信号，停止直传信号，异频电流测量单元对注入到线路中的电流信号进行测量，利用在阶段一中实时测算的数据计算异频电流，作为选线的依据。

异频信号发生器是能产生不同于电网频率的信号发生器，可以是单频信号，也可以是多频信号。异频电流测量单元包含电流传感器、选频放大器等电路，选频放大器的中心频率和异频信号发生器的频率相适应。一套选线装置通常包含多个异频电流测量单元，每条线路对应一个。

信号测量过程的两个阶段，并无先后顺序的要求，只要两个阶段间隔的时间足够短就可以。最好是在电网线路正常时，就不断地重复阶段一的测算，在电网线路发生故障后，立即进行阶段二的测算，这样不仅能缩短选线时间，还能随时检验选线装置工作是否正常，提高系统可靠性。

直传信号是指不经过电网系统而直接传送到异频电流测量单元的信号，只要频率和波形足够稳定即可，对波形的形状没有严格的要求，可以由各个异频电流测量单元独立地自行产生，也可由异频信号发生器统一产生。直传信号的传送方法可以有多种：第一种是利用电流传感器，即直传信号电流流经电流传感器检测区域；第二种方法是不利用电流传感器，将直传信号直接加入到选频放大器的输入端。第二种方法不利用电流传感器，比第一种方法更简单。

以下以第二种方法为例，推导测量计算公式：

在测量阶段一，设直传信号的基波分量为选频放大器的信号放大系数为选频放大器输出信号为则有如下关系式：