專利名稱：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法
小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，特別涉及一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法。
背景技術：
中性點為小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障電流為電容電流，幅值小 (10-30A)，故障線路斷路器不會跳閘自動切除故障線路因此需確定故障線路，手動立刻或 經一段時延切除該故障線路。現(xiàn)有的故障選線方法和裝置絕大多數(shù)是基于交流電氣量，由于小電流接地系統(tǒng)包 括中點不接地，也包括中點經消弧線圈接地系統(tǒng)，基于交流電氣量的故障選線方法存在可 靠性不高的問題。申請?zhí)枮?00310117359. 9的“小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法”專利 公開了一種利用線路CT 二次側電流中獲得故障線路電流行波，根據(jù)電流行波幅值及極性 進行故障線路判定的方法。由于CT的頻響特性和行波從CT 一次繞組向二次繞組傳遞的特 性，在CT 二次繞組難以反映高壓線路上真實的電流行波及幅值，且高速A/D技術復雜，可靠 性欠佳，使得這種方法也受到很大的限制。

發(fā)明內容
為了解決小電流接地系統(tǒng)單相接地故障線路確定的技術問題，本發(fā)明提出一種基 于故障電壓行波到達時間先后的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法。本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟單個變電站的小電流接地系 統(tǒng)中探測并記錄變電站同一電壓等級的母線各條饋線和母線的故障電壓行波或電流行波 的精確達到時間和極性，最先到達者即為故障線路或線路電流行波與電壓行波同極性者為 故障線路；兩個變電站以上的小電流接地系統(tǒng)網絡中探測并記錄變電站同一電壓等級的 母線各條饋線和母線的故障電壓行波的精確達到時間，若二端變電站電壓行波時差At =
tN-tM|彡Lnm/v且電壓行波同極性，則聯(lián)絡線為故障線，上式中tN和tM分別為變電站母線 N、M電壓行波前沿時間，ν為行波傳輸速率(m/ μ s)，Lnm為變電站母線N、M間聯(lián)絡線的長 度。上述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法，所述電壓行波的采集步驟為用 穿芯式傳感器串在各饋線進線電纜接地線上測量線路上電壓行波，在母線PT開口三角形 繞組處測量母線電壓行波，經高頻同軸電纜送至行波采集裝置進行記錄。本發(fā)明的技術效果在于本發(fā)明探測并記錄變電站同一電壓等級的母線各條饋線 和母線的故障電壓行波或電流行波的精確達到時間和極性，可以準確判斷小電流接地系統(tǒng) 單相接地故障線，有利于及時采取措施，保證電網的安全運行。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1為本發(fā)明中戶內式配電裝置變電站的小電流接地系統(tǒng)單相故障選線原理說
3明圖。圖2為本發(fā)明中戶外式配電裝置變電站構成的網絡的小電流接地系統(tǒng)單相故障 選線原理說明圖。圖3為本發(fā)明實施例的結構圖。
具體實施例方式本發(fā)明是利用單相接地故障時產生電壓行波前沿到達時間選擇故障線，其中對于 同一個變電站所有饋電線路，如果發(fā)生單相接地故障，則電壓行波沿著故障線路傳輸?shù)侥?線，再向其他非接地故障線路傳輸。因此變電站故障線進線段首端電壓行波前沿時間最早， 其次是母線上電壓行波前沿時間，最后才是非接地線路進線段上電壓行波前沿時間。故障線、非故障線和母線上的電壓行波均是同方向。但是，故障線上電流行波和電 壓行波同方向，而非故障線上電流行波與電壓行波反方向。下面結合圖1和圖2，對本發(fā)明說明如下圖1戶內式配電裝置變電站，饋線都是 有電纜進線段，其中I-N為變電站饋線，0為變電站母線。當變電站饋線N發(fā)生單線接地，故 障行波從故障點沿著故障線傳輸，其傳輸?shù)拇涡蚴丘伨€N的進線端首端-末端-母線-其 它非故障線(1，2···Ν-1)的進線端末端(、，、…‘》、首端(、，、…‘》。因此故障行波前 沿時間順序為tN < tN < tA < UptfV1) < (t1; V·· VJt' 1 t' 2-t' η 分別為電 壓行波到達非故障線(1，2…N-1)的進線端末端的時間，Lt^V1分別為電壓行波到達非 故障線(1，2…N-1)的進線端首端的時間，tN，t' N電壓行波到達故障線N的進線端首端、 末端的時間。另一方面行波從故障點沿故障線N傳輸是前行波；而從母線向非故障線(1，
2···Ν-1)傳輸則是反行波。輸電線行波理論已證明而
電流目Il仃莜=線路波阻抗，
gill在此，即￥ = 4 ^=-Zz(Kmi)即故障線N上
電機反訂莜=負的線路波阻抗。 ，Σ,
電壓、電流行波是同方向的，而非故障線電壓、電流行波是反方向的。由于UK(K= 1，2…
Ν-1)是故障線N來的電壓前行波在母線處的折射電壓向非故障線傳輸，因此UK (K= 1，2···
Ν-1)與UN，U。是同方向的，這就是說故障線、非故障線和母線上的電壓行波前沿均是同方
向。故障線電流行波與母線電壓行波同方向，而非故障線電流行波與母線電壓行波反方向。圖2戶外式配電裝置變電站構成的網絡，該網絡含兩個兩個變電站N和M，兩個以 上變電站的小電流接地系統(tǒng)網絡也類似線路匪是兩個變電站N和M的聯(lián)絡線。單相接地 的故障行波沿故障線匪向兩個變電站傳輸。隨著故障點的位置不同，兩個變電站母線電壓 行波前沿時間tN和tM相應變化，但其時差滿足Δ t = I tN-tM I ( Lm/v其中ν為行波傳輸 速率(m/μ s)，Lnm為聯(lián)絡線的長度。相反，如果故障發(fā)生在N端變電站其它非故障線(1，2…Ν-1)或M站變電站非故障 線(1，2…Μ-1)，則兩端變電站母線電壓行波前沿時間時差應為At = tN_tM| >LM/v根據(jù) 上述特征，單相接地選線的方法為記錄每回饋線和母線的電壓行波前沿，其中到達時間最 早的即故障線路；有聯(lián)絡線的兩個變電站，母線電壓行波前沿時間差小于等于聯(lián)絡線長度的，即聯(lián)絡線為故障線。 實現(xiàn)上述選線方法的一種小電流接地系統(tǒng)單相故障選線裝置的結構如圖3所示。 該裝置包括行波傳感器、高頻同軸電纜、波形變換電路、光電隔離電路、GPS計時模塊、DSP 處理器、通信模塊。所述行波傳感器是穿心式安裝在圖1所示饋線電纜進線段首末端接地 線，獲取電壓行波信號。所有母線上的電壓行波信號則由母線PT的開口三角形繞組處直接 獲取。獲取的行波信號由高頻同軸電纜傳輸送至波形變換電路。波形變換電路將行波高頻 信號作高頻轉換、提取和限幅，再經高速光電隔離電路輸出GPS計時電路，GPS計時電路接 收GPS定位系統(tǒng)的IPPS信號和授時信號，保證DSP處理器給各路行波信號打上時間標記， 實現(xiàn)不同裝置的“異地同步” ；DSP處理器根據(jù)精確時鐘信號精確記錄標定行波脈沖到達時 間，標定行波脈沖前沿極性，根據(jù)行波脈沖到達時間時間差及行波脈沖前沿極性確定故障 線，打印或顯示結果，或由通信電路進行轉發(fā)。
權利要求
一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法，包括以下步驟單個變電站的小電流接地系統(tǒng)中探測并記錄變電站同一電壓等級的母線各條饋線和母線的故障電壓行波的精確達到時間和極性，最先到達者即為故障線路；兩個變電站以上的小電流接地系統(tǒng)網絡中探測并記錄變電站同一電壓等級的母線各條饋線和母線的故障電壓行波的精確達到時間，若二端變電站電壓行波時差Δt＝|tN tM|≤LNM/v且電壓行波同極性，則聯(lián)絡線為故障線，上式中tN和tM分別為變電站母線N、M電壓行波前沿時間，v為行波傳輸速率，LNM為變電站母線N、M間聯(lián)絡線的長度。
2.根據(jù)權利要求1所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法，所述電壓行波的采 集步驟為用穿芯式傳感器串在各饋線進線電纜接地線上測量線路上電壓行波，在母線PT 開口三角形繞組處測量母線電壓行波，經高頻同軸電纜選至行波采集裝置進行記錄。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法。在小電流接地系統(tǒng)的變電站的饋線電纜地線上套接穿芯式傳感器和母線PT的開口三角繞組，獲取行波電壓前沿，標定突變信號到達的精確時間，并予以比較排序對于同一變電站的多條饋線，線路行波最早到達的為故障線路；對于小電流接地系統(tǒng)的網絡，利用二個變電站母線電壓行波到達時間差，即可確定聯(lián)絡線為故障線。本發(fā)明可以準確判斷小電流接地系統(tǒng)單相接地故障線，有利于及時采取措施，保證電網的安全運行。
文檔編號G01R31/08GK101923137SQ20101021435
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2010年6月30日
發(fā)明者何漢文, 周延齡, 陳利 申請人:湖南湘能電氣自動化有限公司