[实用新型]一种适用于变频系统的小电流单相接地故障选线装置

说明书

本实用新型提供一种适用于变频系统的小电流单相接地故障选线装置，属于电力系统智能状态检测应用技术领域。所述适用于变频系统的小电流单相接地故障选线装置，包括DSP、A/D芯片、CPLD、人机界面、零序电流采集模块、零序电压采集模块、电压频率测量模块、开关量采集模块、开关量输出模块和电源模块。所述电压频率测量模块接收零序电压模块转换的零序电压信号，并进行频率测量，将其测量的频率信息传输给DSP。本申请中，采用独立的电压频率测量模块，对频率计算算法可以方便升级完善，并且降低了DSP程序的复杂度，提高了装置对于变频系统接地故障选线的实时性。电压频率测量模块采用与其他模块一样的接插件，安装方便，升级更换简单。

技术领域

本实用新型涉及电力系统智能状态检测应用技术领域，尤其涉及一种适用于变频系统的小电流单相接地故障选线装置。

背景技术

电力系统作为全社会运转的关键基础设施之一，是现代经济社会发展依赖的最主要能源渠道，电力线路的运行关乎国民生产、人民生活的各个方面。电力系统按中性点接地方式不同可以可划分为两大类：小电流接地系统和大电流接地系统。在我国66KV以下的配电网中广泛采用小电流接地系统，又称中性点不直接接地系统(NUGS)，根据中性点接地方式又分为中性点经消弧线圈接地系统(NES)、中性点不接地系统(NUS)和中性点经高值电阻接地系统(NRS)。

统计数据表明，小电流接地系统中的80％以上是单相接地故障。小电流接地系统在发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间非有效接触，因此短路电流很小，接地相电压降为0，非故障两相电压上升为原来的倍。线电压仍然保持平衡，短时间不影响负载的运行。但是由于非故障相电压升高，长时间运行线路绝缘薄弱环节容易击穿从而导致事故的扩大，配电网发生单相接地故障后可带电继续运行1-2个小时，因此准确地检测出配电网故障线路，对于及时隔离并修复故障、提高供电可靠性具有十分重要的意义。

同时，为了节能减排，各大中型高能耗企业开始回收并利用生产过程中的附加产品作为燃料，建立自备发电机组；也有一些企业为了较小用电成本，建了小型自备电厂，在企业内部并网或作为专门设备的配电网，即孤网系统。孤网的稳定运行可以缓解能源短缺，环境和生产成本等多方面压力。孤网系统也是小电流接地系统的一种，也可以采用小电流接地系统中的三种中性点接地方式。孤网运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控制。对于孤网运行，运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调整孤网运行频率。由于孤网系统容量较小，出线少，且各条出线线路基本较短，这就导致孤网系统在发生单相接地故障时故障零序电流很小，而且当孤网系统在运行频率变化时产生孤网单相接地故障，会使传统固定采样频率的选线装置无法正确采集暂稳态零序电流信号。因此，传统小电流选线装置并不能适用孤网变频系统。变频系统主要有以下几个问题影响传统装置的选线准确率：

1)传统选线装置基于信号的基波频率为50Hz，采用固定采样频率的方式对零序电压和零序电流进行A/D采样并提取信号故障特征。在变频系统中，系统运行频率变化，单相接地故障产生的零序电压和零序电流信号频率也随之改变，对于一个信号周期的采样点数不再是一个固定值，而是随着机组频率的降低而增加，机组频率的增加而减少，而计算零序电压和零序电流的有效值与相角时仍以固定的采样点数计算，导致计算结果不准确，甚至是错误的结果；

2)变频系统发生单相接地故障时故障零序电流很小，需要更好的检测手段才能检测出来故障零序电流；

3)对于装置接入一段母线及其线路来说，当零序电压和零序电流频率变化时，尤其是在频率连续变化时，采用固定采样频率采集的故障数据会使选线算法提取的暂态或者稳态故障区间数据出现错误导致选出错误的故障线路，对于基于暂态量与稳态量的算法都有影响，使其出现误报的情况，装置选线准确率低；

4)若装置接入几段母线及其线路，不同母线在不同的频率下运行，且不同母线运行频率的变化也不同，传统的选线装置则不能有效的采集并存储不同母线不同运行频率下的母线零序电压及其对应线路上的零序电流数据。