本發(fā)明涉及低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置和方法，尤其涉及信號(hào)注入的低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前配網(wǎng)故障隔離技術(shù)中饋線自動(dòng)化有兩種實(shí)現(xiàn)方式：當(dāng)?shù)乜刂品绞胶瓦h(yuǎn)方控制方式。當(dāng)?shù)乜刂品绞接纸须妷盒蛯?shí)現(xiàn)方式，通過(guò)重合器來(lái)實(shí)現(xiàn)，饋線失電壓時(shí)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，然后依時(shí)間延時(shí)順序試合分段開(kāi)關(guān)，最后確定故障區(qū)段再隔離故障并恢復(fù)非故障區(qū)供電。遠(yuǎn)方控制方式，又叫電流型實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)、FTU加主站系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由FTU檢測(cè)電流以判別故障，故障信息傳送到主站，由主站確定故障區(qū)段，然后由主站系統(tǒng)發(fā)遙控命令控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作，完成故障隔離并恢復(fù)非故障區(qū)供電。對(duì)于配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)，目前配電網(wǎng)故障定位主要方法按原理可以分為：阻抗法、行波法、S注入法、“故障指示器”、故障分析法。在法國(guó)，小電阻接地系統(tǒng)的架空網(wǎng)和架空電纜混合網(wǎng)中，變電站中壓母線裝設(shè)分流斷路器，發(fā)生單相接地故障時(shí)，將故障相250ms瞬時(shí)接地，進(jìn)行滅弧(能夠消除90％的瞬間故障)，不影響用戶用電，之后再啟動(dòng)出線保護(hù)，三次重合閘(一快二慢，快速0.3-0.5S,慢速15-30S)。

電力系統(tǒng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們對(duì)供電服務(wù)、電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。為此我國(guó)提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)，智能電網(wǎng)由智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)組成，十二五規(guī)劃對(duì)智能配電網(wǎng)提出了安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、靈活互動(dòng)的三大目標(biāo)，其核心內(nèi)容之一是使配電網(wǎng)具有更高的供電可靠性，具有自愈(重構(gòu))功能，最大限度減少供電故障對(duì)用戶的影響。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力用戶遭受的停電事故95％以上是由于配電系統(tǒng)原因造成的，而配電系統(tǒng)故障80％是單相接地故障。單相接地故障易產(chǎn)生電弧、過(guò)電壓，引起相間短路跳閘、設(shè)備損壞，如何使配電網(wǎng)單相接地故障得到有效處理，做到故障點(diǎn)不產(chǎn)生電弧，不發(fā)生間歇性持續(xù)過(guò)電壓，不發(fā)生單相接地電弧造成相間短路事故，特別是現(xiàn)階段配電系統(tǒng)分支線多、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在發(fā)生故障時(shí)一般僅出線斷路器跳閘，即使在主干線上用開(kāi)關(guān)分段，也只能隔離有限的幾段，并且要找出具體故障位置往往需耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間是，及時(shí)準(zhǔn)確地確定接地線路和故障點(diǎn)，對(duì)于配電網(wǎng)的供電可靠性、安全性具有十分重要意義。

目前配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在發(fā)生設(shè)備故障后給線路巡視工作帶來(lái)了難處?，F(xiàn)在采用發(fā)生故障人工巡線的方法查找故障，每次查找和排除故障至少需要幾個(gè)小時(shí)時(shí)間。故障查找在中國(guó)雖研究較多，也有各種成型產(chǎn)品提供，但基本上都需人工現(xiàn)場(chǎng)查找，自動(dòng)化水平不高。而且目前“三集五大”后，變電運(yùn)檢中心運(yùn)行人員不足，設(shè)備管理無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的配電線路運(yùn)行的需要。因此在配電線路運(yùn)行管理上需要利用新技術(shù)來(lái)切實(shí)解決以上矛盾，利用先進(jìn)的科技手段幫助運(yùn)行、檢修人員迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)，排除故障，恢復(fù)正常供電，提高供電可靠性，同時(shí)提高工作效率。配網(wǎng)故障自動(dòng)定位隔離及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用將切實(shí)解決以上問(wèn)題。目前的配電網(wǎng)的故障定位以及故障自動(dòng)復(fù)歸技術(shù)主要的是采用單頻信號(hào)注入的方法進(jìn)行，該方法檢測(cè)方法復(fù)雜，準(zhǔn)確度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置和方法，將該技術(shù)應(yīng)用于單相接地故障定位隔離系統(tǒng)，使系統(tǒng)準(zhǔn)確度提高，可以實(shí)現(xiàn)分界斷路器的就地判斷，使系統(tǒng)故障定位檢測(cè)方法更加簡(jiǎn)單，有效進(jìn)行故障點(diǎn)定位。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置，包括單相斷路器、低勵(lì)磁阻抗變壓器、單相接地保護(hù)控制單元和信號(hào)發(fā)生器，單相斷路器一端與變電站母線相連，低勵(lì)磁阻抗變壓器包括三個(gè)線圈，分別為一次線圈、副二次線圈和主二次線圈，其中一次線圈一端與單相接地?cái)嗦菲鬟B接，另一端與接地網(wǎng)相連；副二次線圈與單相接地保護(hù)控制單元連接；主二次線圈與信號(hào)發(fā)生器相連接，所述信號(hào)發(fā)生器的控制端與單相接地保護(hù)控制單元的輸出端相連，所述的信號(hào)發(fā)生器為能產(chǎn)生二種頻率的信號(hào)發(fā)生器，所述單相接地保護(hù)控制單元包括用于存儲(chǔ)控制指令的存儲(chǔ)單元，和在單相斷路器合閘后給信號(hào)發(fā)生器發(fā)出產(chǎn)生二種頻率的控制指令的處理器單元，所述信號(hào)發(fā)生器包括根據(jù)單相接地保護(hù)控制單元的輸出端發(fā)出的控制指產(chǎn)生二種頻率的處理命令的處理器單元。

基于以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)方案是：所述的信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的第二種頻率為高頻信號(hào)。

基于以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)方案是：所述單相接地保護(hù)控制單元包括接地選相控制單元，所述接地選相控制單元包括第一頻率濾波電路和第一檢測(cè)電路，第一頻率濾波電路產(chǎn)生的濾波信號(hào)輸出至第一檢測(cè)電路，所述第一頻率濾波電路為兩種頻率的濾波電路濾波電路，所述接地選相控制單元還包括根據(jù)檢測(cè)輸出結(jié)果運(yùn)算系統(tǒng)接地阻抗的運(yùn)算單元和根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制單相斷路器分閘的控制單元。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)方法，運(yùn)用單相斷路器控制低勵(lì)磁阻抗變壓器與變電站母線的連接，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，控制相應(yīng)相別單相接地?cái)嗦菲骺焖俸祥l，強(qiáng)迫故障相對(duì)地等電位，利用信號(hào)發(fā)生器向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入頻率信號(hào)，運(yùn)用單相接地保護(hù)控制單元的接地選相控制單元測(cè)取低勵(lì)磁阻抗變壓器采樣線圈的電壓、電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)接地故障相阻抗測(cè)量，所述信號(hào)發(fā)生器根據(jù)單相接地保護(hù)控制單元發(fā)出的控制指令，向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入二種頻率信號(hào)。

基于以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)方案是：所述的信號(hào)發(fā)生器還向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入高頻信號(hào)。

基于以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)方案是：所述的單相接地保護(hù)控制單元運(yùn)用接地選相控制單元進(jìn)行接地故障相阻抗測(cè)量，所述接地選相控制單元還運(yùn)用第一頻率濾波電路和第一檢測(cè)電路進(jìn)行濾波和檢測(cè)，所述第一頻率濾波電路為兩種頻率的濾波電路濾波電路，所述接地選相控制單元還根據(jù)檢測(cè)輸出結(jié)果運(yùn)算系統(tǒng)接地阻抗，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制單相斷路器分閘，實(shí)現(xiàn)單相接地故障自動(dòng)復(fù)歸。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生第二種頻率，基于兩種頻率狀態(tài)下的信號(hào)比值可以精確的反應(yīng)故障點(diǎn)和非故障點(diǎn)，使系統(tǒng)準(zhǔn)確度提高，可以實(shí)現(xiàn)分界斷路器的就地判斷，使系統(tǒng)故障定位檢測(cè)方法更加簡(jiǎn)單，通過(guò)故障指示器有效進(jìn)行故障點(diǎn)定位。

第二種頻率為高頻信號(hào)，使增加測(cè)量精度。

采用第二種頻率進(jìn)行故障自動(dòng)復(fù)歸判斷，提高準(zhǔn)確度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明單相接地故障檢測(cè)方法電路原理圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置等效電路原理圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，為本發(fā)明單相接地故障檢測(cè)方法電路原理圖，經(jīng)低勵(lì)磁阻抗變壓器注入雙頻特征信號(hào)的單相接地故障檢測(cè)原理如下：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，低勵(lì)磁阻抗變壓器接地裝置動(dòng)作，在故障相實(shí)施并聯(lián)分流保護(hù)。通過(guò)低勵(lì)磁阻抗變壓器注入雙頻檢測(cè)信號(hào)，此時(shí)低勵(lì)磁阻抗變壓器為信號(hào)電壓源，并且檢測(cè)信號(hào)只存在于故障相。

在一種頻率作用下有：

I1＝U/Xc1+U/Xc2+U/R

I2＝U/Xc2

其中U為注入信號(hào)電壓，Xc為線路容抗，R為接地電阻

改變注入信號(hào)頻率，保持注入信號(hào)電壓不變，由于容抗與頻率成反比，k為兩種頻率比值，此時(shí)：

I11＝k.U/Xc1+k.U/Xc2+U/R

I21＝k.U/Xc2

兩種頻率測(cè)量值進(jìn)行比值運(yùn)算：

I11/I1＝(k.U/Xc1+k.U/Xc2+U/R)/(U/Xc1+U/Xc2+U/R)?。絢

I21/I2＝(k.U/Xc2)/(U/Xc2)＝k

非故障回路檢測(cè)結(jié)果同I2。對(duì)于非故障檢測(cè)回路，回路阻抗呈容性，電流比值驅(qū)近于K,對(duì)于故障檢測(cè)回路，回路阻抗呈阻性加容性，電流比值小于K,注入信號(hào)頻率已知的情況下，很容易區(qū)分故障回路和故障區(qū)段。

經(jīng)低勵(lì)磁阻抗變壓器注入雙頻信號(hào)的單相接地故障檢測(cè)方法一方面采用信號(hào)電壓源避免傳統(tǒng)電流源信號(hào)注入方法，受分布容抗分流影響，故障回路信號(hào)特征不明顯；另一方面采用雙頻信號(hào)注入方式，單相接地判定依據(jù)為兩種頻率信號(hào)檢測(cè)值的比值，不受線路性質(zhì)、地理?xiàng)l件、故障指示器測(cè)量精度、安裝區(qū)間距離等因素影響。

基于上述技術(shù)原理，本發(fā)明的具體實(shí)施方式如下：

如圖2所示，低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置包括一次接地保護(hù)柜和二次控制屏。一次設(shè)備包括：?jiǎn)蜗鄶嗦菲?、低?lì)磁阻抗變壓器、零序電流互感器、開(kāi)關(guān)柜體及相關(guān)附屬配件；二次設(shè)備包括控制屏1即單相接地保護(hù)控制單元和信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)發(fā)生器，單相接地保護(hù)控制單元包括單相接地選相控制單元、接地選線單元和驅(qū)動(dòng)閉鎖單元。是配電網(wǎng)單相接地綜合保護(hù)裝置的核心部分，實(shí)現(xiàn)接地選相、選線、故障相阻抗測(cè)量等功能。單相斷路器2的開(kāi)關(guān)K1、K2、K3一端分別與變電站母線相連，另一端經(jīng)低勵(lì)磁阻抗變壓器與接地網(wǎng)6連接。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于分閘狀態(tài)，是一將故障相與大地強(qiáng)迫等電位的執(zhí)行元件，且相互之間設(shè)有電氣與程序閉鎖，任何情況下只允許一相斷路器合閘。低勵(lì)磁阻抗變壓器3包括三個(gè)線圈，分別為一次線圈W1、副二次線圈W2和主二次線圈W3，其中一次線圈W1一端與單相斷路器2連接，另一端與接地網(wǎng)6相連；副二次線圈W2與單相接地保護(hù)控制單元1連接；用于信號(hào)測(cè)量；主二次線圈W3與信號(hào)發(fā)生器4相連接，用于耦合頻率信號(hào)。所述信號(hào)發(fā)生器的控制端與單相接地保護(hù)控制單元的輸出端相連，所述的信號(hào)發(fā)生器為可產(chǎn)生第二種頻率的信號(hào)發(fā)生器，所述單相接地保護(hù)控制單元包括用于存儲(chǔ)控制指令的存儲(chǔ)單元，和在單相斷路器合閘后給信號(hào)發(fā)生器發(fā)出產(chǎn)生二種頻率的控制指令的處理器單元，所述信號(hào)發(fā)生器包括根據(jù)單相接地保護(hù)控制單元的輸出端發(fā)出的控制指令產(chǎn)生二種頻率的處理命令的處理器單元。所述信號(hào)發(fā)生器根據(jù)單相接地保護(hù)控制單元指令，向系統(tǒng)注入二種頻率信號(hào)，用于故障定位以及故障自動(dòng)復(fù)歸。所述二種頻率可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，也可以選擇二種頻率都為高頻信號(hào)。在本實(shí)施例中具體的方式是采用第一種頻率為75Hz，第二種頻率為225Hz,第二種頻率信號(hào)為高頻信號(hào)。零序電流互感器5安裝在低勵(lì)磁阻抗變壓器與接地網(wǎng)間連線上，用于測(cè)量流過(guò)低勵(lì)磁阻抗變壓器的接地電流。配電網(wǎng)單相接地保護(hù)裝置的接地情況，決定了接地保護(hù)的效果，裝置要求與接地網(wǎng)良好連接，盡量降低接地阻抗。所述接地選相控制單元包括第一頻率濾波電路和第一檢測(cè)電路，第一頻率濾波電路產(chǎn)生的濾波信號(hào)輸出至第一檢測(cè)電路，所述第一頻率濾波電路為兩種頻率的濾波電路濾波電路，在本實(shí)施例中，該濾波電路可采用兩個(gè)帶通濾波器相并聯(lián)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述接地選相控制單元還包括根據(jù)檢測(cè)輸出結(jié)果運(yùn)算系統(tǒng)接地阻抗的運(yùn)算單元和根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制單相斷路器分閘的控制單元。

工作過(guò)程

低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)裝置實(shí)時(shí)采集變電所母線相、線電壓、零序電壓，根據(jù)零序電壓與線電壓的模角變化判斷系統(tǒng)有無(wú)單相接地故障以及接地相別，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，控制相應(yīng)相別單相接地?cái)嗦菲?K1、K2、K3)快速合閘，在相應(yīng)相別單相斷路器合閘后，強(qiáng)迫故障相對(duì)地等電位，實(shí)現(xiàn)熄滅接地電弧，同時(shí)對(duì)人身感電提供有效保護(hù)，避免人身傷害事故發(fā)生。當(dāng)接地性質(zhì)為間歇性接地時(shí)，本裝置可將不穩(wěn)態(tài)接地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)金屬接地，避免間歇性過(guò)電壓的產(chǎn)生。

接地保護(hù)選線單元在單相接地?cái)嗦菲鲃?dòng)作前后進(jìn)行錄波，根據(jù)各線路零序電流在分相斷路器合閘前后的變化，采用零序電流特征方程，確定接地故障線路。

單相斷路器合閘后，經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間延時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，通過(guò)與信號(hào)發(fā)生器相連的低勵(lì)磁阻抗變壓器主二次線圈W3向系統(tǒng)注入特殊頻率電壓，產(chǎn)生接地電流，接地選相控制單元采集低勵(lì)磁阻抗變壓器副二次線圈W2反饋的電壓與電流信號(hào)，分離出其中注入的特殊頻率信號(hào)，計(jì)算系統(tǒng)接地阻抗變化，如接地阻抗恢復(fù)至系統(tǒng)正常狀態(tài)，判別接地故障消失，接地選相控制單元控制單相斷路器(K1、K2、K3)分閘，實(shí)現(xiàn)單相接地故障自動(dòng)復(fù)歸。

實(shí)施例2

7、低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)方法，運(yùn)用單相斷路器控制低勵(lì)磁阻抗變壓器與變電站母線的連接，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，控制相應(yīng)相別單相接地?cái)嗦菲骺焖俸祥l，強(qiáng)迫故障相對(duì)地等電位，利用信號(hào)發(fā)生器向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入頻率信號(hào)，運(yùn)用單相接地保護(hù)控制單元的接地選相控制單元測(cè)取低勵(lì)磁阻抗變壓器采樣線圈的電壓、電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)接地故障相阻抗測(cè)量，所述信號(hào)發(fā)生器根據(jù)單相接地保護(hù)控制單元發(fā)出的控制指令，向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入二種頻率信號(hào)。所述的信號(hào)發(fā)生器還向低勵(lì)磁阻抗變壓器注入高頻信號(hào)。所述的單相接地保護(hù)控制單元運(yùn)用接地選相控制單元進(jìn)行接地故障相阻抗測(cè)量，所述接地選相控制單元還運(yùn)用第一頻率濾波電路和第一檢測(cè)電路進(jìn)行濾波和檢測(cè)，所述第一頻率濾波電路為兩種頻率的濾波電路濾波電路，所述接地選相控制單元還根據(jù)檢測(cè)輸出結(jié)果運(yùn)算系統(tǒng)接地阻抗，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制單相斷路器分閘，實(shí)現(xiàn)單相接地故障自動(dòng)復(fù)歸。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。