[实用新型]一种电缆故障保护装置

说明书

本实用新型提供了一种电缆故障保护装置，属于电缆线路故障保护技术领域。在高速铁路10kV贯通线各电缆分支箱中装设保护装置，包括：断路器模块、电气信息测量模块、远程通信与控制模块。在配电所设有带通信模块的主站计算机。电气信息测量模块测得电缆线路处零序电压及电流信息后通过远程通信与控制模块中传感器传入EP4CE10高性能FPGA进行数字化处理，采用GSM无线通信将此数字信息传入配电所主站计算机并接收返回信息控制断路器开断动作。主站计算机使用零序电压保护计算方法判断是否发生单相接地短路故障。本实用新型可在不需要配电所自动重合闸的条件下避免非故障区段失电，快速定位与隔离高速铁路10kV贯通线单相接地故障区段。

技术领域

本实用新型属于电缆线路故障保护技术领域。

背景技术

目前高速铁路贯通线全线铺设电缆线路，10kV贯通线为铁路车站、沿线通信信号以及其他非牵引电气设备供电，其具有线路较长、负荷点分散、易发生故障等特点，绝大多数故障为局部放电引起的单相接地短路。

目前高速铁路配电系统采用小电阻接地的方式，且不允许自动重合闸，原因如下：(1) 对于永久性故障，断路器重合闸不但是多余的，而且加大了断路器操作机构的磨损，增加了维护成本；(2)对于瞬时性故障，考虑到可能开始时故障点未被击穿，若配电所中断路器重合闸后还可能造成故障的扩大。

这样，当高速铁路贯通线路发生故障时，首先由配电所中断路器跳闸切除两配电所间整条贯通线路，再由调度端通过“二分法”给分支箱分段送电判断故障处于哪两个分支箱间，最后在此区段人为查找。由于不使用自动重合闸，这种电缆故障处理方式使电缆线路供电可靠性降低，且存在两个问题：一是故障定位速度慢，停电时间长；二是电缆线出现故障后需要切下相邻配电所间整条线路，停电范围大。这两个问题造成很大的经济损失。因此高速铁路贯通线路迫切需要一个快速可靠的故障保护方法，使其能够快速识别与切除故障区段，在不需要配电所自动重合闸的条件下避免非故障区段失电，提高贯通线故障查找和恢复供电的效率，保证电力贯通线的供电可靠性。

本实用新型提出一种电缆故障保护装置及保护方法，可解决或改进上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电缆故障保护装置，它能有效地解决非故障区段失电的技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电缆故障保护装置，包括高速铁路10kV贯通线沿线各电缆分支箱以及沿线配电所内的主站计算机，10kV贯通线的电缆分支箱内前端串接保护装置，该保护装置设有断路器，10kV贯通线输入箱内与断路器的输入连接，断路器的输出连接电气信息测量模块，包括与电气信息测量模块串接的零序电压互感器与零序电流互感器，其信号线分别经各自的传感器与远程通信与控制装置连接，远程通信与控制装置包括EP4CE10高性能FPGA控制与运算器；其中，FPGA输入接口连接电流传感器与电压传感器采集电气信息测量模块检测到的数据；FPGA输出接口与断路器执行机构相连；FPGA通过RS232串口与GSM无线通信模块相连，实现与配电所主站计算机信息双向传输。

本实用新型完成保护目的除了使用电缆故障保护装置，还需要通过一种电缆故障保护方法来实施，其步骤是：

通过电气信息测量模块中的零序电压互感器、零序电流互感器实时检测高速铁路10kV 电缆线路电缆分支箱处的零序电压、零序电流信息，并经电压传感器、电流传感器输入EP4CE10高性能FPGA控制与运算单元进行数字化处理；FPGA控制与运算器通过RS232串口连接GSM模块，并通过GSM模块发送检测数据至配电所中的主站计算机，主站计算机接收到信息后，采用单相接地故障零序电压保护计算方法判断该段电缆线路是否发生单相接地短路故障，并通过GSM返回指令至FPGA控制与运算器，若主站计算机判定该段电缆线路发生单相接地短路故障，则FPGA给出开关信号控制断路器跳闸，否则断路器保持休眠状态，不动作。

主站计算机判定方法：