[发明专利]单相接地故障自愈系统在审

专利信息
申请号: 201410341979.9 申请日: 2014-07-17
公开(公告)号: CN104113049A 公开(公告)日: 2014-10-22
发明(设计)人: 施慎行;董新洲;刘健 申请(专利权)人: 清华大学;国家电网公司;国网陕西省电力公司电力科学研究院
主分类号: H02H7/26 分类号: H02H7/26;G01R31/08
代理公司: 北京友联知识产权代理事务所(普通合伙) 11343 代理人: 尚志峰;汪海屏
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 单相 接地 故障 自愈 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及电力系统保护和控制技术领域,具体而言,涉及一种单相接地故障自愈系统。

背景技术

故障自愈指无需或仅需少量人为干预,就能实现电力网络中存在问题的元器件的隔离或使其恢复正常运行,避免用户的供电中断或使供电中断的时间最小化。智能配电网建设的核心是实现系统自愈,自愈的内容包括自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复,自愈的目标是避免负荷停电,以保证对用户供电的可靠性。

配电线路直接与负荷相连,配电线路的安全可靠运行直接关系着负荷供电的可靠性,然而配电线路故障不可避免。围绕配电线路故障的处理,电力工作者进行了广泛深入的研究:围绕短路故障,提出了配电线路自动化技术;围绕不构成短路回路的单相接地故障,提出了单相接地选线技术。其中,配电线路自动化技术是在短路故障发生后,快速判断出故障,实现故障隔离,在故障隔离后,恢复失电负荷;而单相接地选线技术是在单相接地故障发生后,选择接地线路,再由人工切除接地线路,隔离故障。以上的配电线路故障处理技术,都是为了保护电力设备的安全,在故障发生时,首先将故障线路从系统中隔离。然而,现有的配电网普遍采用闭环结构,开环运行,当负荷供电的配电网中的任一电力线路因故障被迫退出运行后,该电力线路所带的负荷不得不停电,给用户造成了诸多不便。

因此,如何使配电网在不影响负荷供电的基础上进行故障自愈,成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题,提出了一种新的技术方案,可以使配电网在不影响负荷供电的基础上进行故障自愈。

有鉴于此,本发明提出了一种单相接地故障自愈系统,包括:单相接地故障检测单元,实时监测配电系统中的工频零序电压,判断所述配电系统中是否发生了单相接地故障,并实时检测配电线路上的零模电压行波和零模电流行波,判断所述配电线路上是否发生了单相接地故障;合环运行单元,在判断所述配电线路上发生单相接地故障后,发出闭合线路末端的联络开关的指令;接地线路隔离单元,在所述线路末端的联络开关闭合后,发出打开接地区段的负荷侧开关的指令,并在所述接地区段的负荷侧开关打开后,发出打开所述接地区段的电源侧开关的指令,使所述接地区段从所述配电系统中隔离。

在现有技术中,配电线路普遍采用中性点非有效接地的方式,具体包括:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地或者中性点经高阻接地。中性点非有效接地系统发生单相接地故障时,可不立即停止对用户供电。本发明正是在此基础上,实现了实时检测系统中是否发生了单相接地故障,并在单相接地故障发生后,实现单相接地故障自愈。

在该技术方案中,在中性点非有效接地系统中,系统正常运行时,三相电压对称,零序电压为零。当发生单相接地故障时,接地相电压降低,健全相电压升高,零序电压升高。在金属性接地时,接地相电压降低为零,健全相电压升高为线电压,系统中出现很大的零序电压。因此,单相接地故障检测单元是基于配电系统中的电压电气量,来判定系统中是否发生了单相接地故障。例如,可以基于系统母线上的电压互感器开口三角侧测量电压,系统正常运行时,电压互感器开口三角侧测量电压仅为系统不平衡电压,而系统发生单相接地故障时,电压互感器开口三角侧测量电压升高为三倍的相电压。另外,当配电网中发生单相接地时,故障点将产生故障行波。根据电磁波理论,故障点产生的故障行波将沿着故障线路向系统中传播,在故障行波到达测量点母线时,故障行波将在母线处发生折反射,一部分故障行波透射进非故障线路,一部分故障行波反射回故障线路,故障线路感受到的初始行波为入射行波和反射行波的叠加。

接地线路故障隔离包括接地区段电源侧和负荷侧两端从系统中隔离,传统的配电系统接地线路的隔离是先断开电源侧的断路器,再打开负荷侧的断路器,这种隔离模式的特点是电源侧断路器打开后,负荷失电,并不能满足故障自愈的要求。而本发明中的合环运行单元是先闭合线路末端联络开关,实现短时闭环运行,保证负荷不失电。

接地线路隔离单元是自愈过程的核心模块。在线路末端联络开关闭合后,打开单相接地故障区段负荷侧的开关,并在在接地区段负荷侧开关打开后,打开接地区段电源侧的开关。这样就保证了接地线路在隔离过程中负荷不失电,满足了故障自愈的要求。

在上述技术方案中,优选地,所述单相接地故障检测单元通过判断所述配电线路上的所述零模电压行波和所述零模电流行波的极性是否相反来判断是否发生了单相接地故障。

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