[发明专利]配电网在线式接地故障定位系统

说明书

技术领域

本发明属于电力配网自动化技术领域，具体地说，涉及配电网接地故障定位系统。

背景技术

在我国6～66 kV配电网中，主要采用中性点不接地和经消弧线圈接地方式，少数采用经高电阻接地方式，均属于小电流接地系统。在这些电网中，单相接地故障是最常见的故障之一。小电流接地系统发生单相永久接地后，不形成短路回路，没有量值很大的短路电流，且三相线间电压依然为对称电压，不影响负载的正常工作，可以继续运行一段时间。但是由于故障信号微弱，且故障多发生在配电网，结构复杂，线路树形分支繁多，导致选线及定位困难。特别是在雨天及多雾等条件比较差的气候下，小电流接地故障发生更为频繁，这直接影响到供电的可靠性。而且故障发生后，由于故障多为隐形故障，受故障性质影响，查找故障点非常不便，往往需要很长时间，且需大量的人力物力。

中性点非直接接地系统发生单相接地后，并不立即对设备造成损坏，不会造成断路器掉闸。但是，非接地相对地的电压会升高，而且持续性电弧接地时还会产生弧光过电压，长期运行可能会损坏其绝缘，引发严重的相间故障。单相接地一定要设法找到故障点并加以消除，否则，它会给电气设备的安全构成威胁，极易发展成为其他事故，这些威胁包括：（1）单相接地电流通过铁心（如调相机、变压器的铁心）会使铁心烧坏。（2）在单相接地的故障点附近，人身有遭到跨步电压的危险。当导线一相碰地时，电流已触地一点为圆心向外扩散，在20m以内的地面上画许多同心圆，则这些圆周均有不同的电位。人体两脚接触地面两点，该两点之间的电压称为跨步电压。人身遭受跨步电压的作用当然是有一定危险的。（3）易发展成两相短路。因单相接地时，非故障对地电压升高为原来的倍。若是弧光接地，非故障相甚至还会出现2.5～3倍的电压，尤其弧光还会使导线周围的气体发生游离，这两种情况碰在一起，很容易造成相间短路。这对设备和系统来说，都是破坏性的故障。（4）接地点的存在还会使故障设备外皮（如电缆外皮）或遮拦带电，易造成人身触电事故。平常，外皮或遮拦是不带电的，一旦某相接地使外皮或遮拦处于与接地相同电位，一旦人手触及外皮，人脚踩在潮湿的地上，责人的身体要承受接地点和潮湿地该点之间的电压，可能有危险。一般将这种电压叫接触电压。所以，发生单相接地故障时，人体碰触故障设备外皮有遭受接触电压的危险。 

可见，在国家电网智能配网的规划建设中，若能利用当前较成熟的电力电子技术、远程通讯技术、无线通讯技术及配网自动化技术，设计出一种能够实现在线单相接地故障的精确定位，并能对故障点进行尽快隔离的系统，就能解决困扰电力系统多年的这一问题，提高供电质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网在线式接地故障定位系统，该系统能实现在线单相接地故障的精确定位，并且在发生接地故障后能尽快地隔离故障点，提高供电可靠性。

为了实现上述技术目的，本发明的配电网在线式接地故障定位系统，包括有监控中心、变电站信号注入单元、馈线分支定位单元和配变监测终端，其中，监控中心与变电站信号注入单元、馈线分支定位单元之间进行数据交换，完成运行数据管理、逻辑判断和故障切除控制功能；变电站信号注入单元完成接地故障检测、故障相判别、特殊信号注入和馈出线信号检测选线功能；馈线分支定位单元和配变监测终端完成分支数据采集、与监控中心数据交换、分支接地故障切除和接地点精确定位功能。

当发生单相接地故障后，变电站信号注入单元检测到零序电压升高，启动故障相别判据，判断故障相别后，通过故障相PT二次回路注入特殊信号，馈线分支定位单元检测信号强度，判定接地线路，与监控中心通讯传递告警信息及变电站运行数据。监控中心向接地线路的各馈线分支定位单元发送请求数据信号，读取线路各分支零序电流幅值、零序电流与A相负荷电流的夹角、特殊信号强度三类信息，通过各分支数据比较，网络拓扑图分析，判断接地区段并将信息发送至配变监测终端，当配变监测终端检测特殊信号强度最大时，即接地点实际位置，从而实现接地点的精确定位。然后，接地点所在馈线分支定位单元快速切除故障区段，缩小停电范围，提高供电质量。

本发明不仅能实现在线单相接地故障的精确定位，而且在发生接地故障后能尽快地对故障区段进行切除隔离，从而避免了因接地故障给电气设备和人员带来的安全威胁，提高了供电可靠性。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2是变电站信号注入单元中的信号传感器和信号变送盒示意图。

图3是馈线分支定位单元中FTU控制器信号采集示意图。

具体实施方式