[发明专利]一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统

说明书

本发明公开了一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统，包括：数据采集模块、频谱分析模块、阻抗计算模块、以及选线算法模块。其中数据采集模块，采集电网零序电压、支路零序电流信号。频谱分析模块，对电网零序电压、支路零序电流信号进行频谱分析。阻抗计算模块，以频谱分析结果为基础查找接地特征频段，并在特征频段内计算各支路特征阻抗。选线算法模块，进行接地故障的识别，并以各支路特征阻抗数据进行选线算法分析，从而判断出接地支路。本发明的选线系统，是基于电网中各支路自身的阻抗特性，与电网运行状态、具体接地过程等均无关。能够依据各支路阻抗特性的不同，可靠、准确、快速的选出接地线路。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种基于阻抗检测的小电流接地电网选线系统。

背景技术

在我国6～66kV电网中，主要采用中性点非有效接地方式，即中性点不接地或经消弧线圈接地的接地方式，采用这两种接地方式的电网一般称为小电流接地电网。

小电流接地电网中，最常见的故障时单相接地故障，占总故障的80％以上。单相接地故障发生后，正常两相的相对地电压会升高到线电压，这会引起全电网电压升高，造成电网潜在的绝缘薄弱环节被击穿，至使单相接地故障发展成为相间短路故障，引起线路跳闸、危害设备、人员安全，严重影响电网的可靠运行。

因此，当电网发生单相接地故障时，必须尽快找到发生单相接地的线路，即进行“接地选线”，以期尽快排除故障，防止故障扩大，保证设备、人员安全，使电网安全运行。

现有的选线，大体上可以分为暂态法、注入法等，其中：

暂态法，主要对接地过程中电压、电流信号中包含的高频暂态信号进行分析，找到所有支路中暂态信号最大的支路，即为接地支路。暂态法的核心是接地过程中暂态信号的提取，由于每次接地的暂态信号频段是不同的，对应的需要提取的接地暂态信号也是不同的。但暂态法从计算量、以及算法实现上，只能对某一频段的信号进行提取，这就造成暂态法对部分接地故障识别错误。同时，对于接地电阻较高的故障，由于电阻的抑制作用，此时没有明显的暂态过程，提取暂态信号比较困难，暂态法也就无法使用。

注入法，是向电网的零序回路注入一个特殊的信号，此信号只能由接地回路流回电网，只要检测到这个特殊的信号，那这个特殊信号所在的支路就是接地支路。注入法实施时，初选线设备外，还需要在电网中额外增加信号注入设备，无疑增加了设备成本。同时为保证注入的信号不对电网本身产生负面影响，注入的信号不能太大，加上电网本身对注入信号的损耗，实际能反馈到电网的特殊信号已经很小，检测困难。

文献CN103048582A描述了一种基于负序阻抗角的单相接地选线方法，它通过采集电网的三相电压以及各支路的三相电流，计算出各支路负序阻抗的相角，再使用负序阻抗相角的范围来判断接地支路。但实际上支路的负序分量主要出现在相间短路过程、而非单相接地过程。单相接地过程更本质的是零序回路的阻抗。文献CN105067948A描述了一种小电流接地选线装置及单相接地检测方法，它通过检测线路阻抗变化及电压电流相位差来实现的接地选线装置。它计算的阻抗是基频(50Hz)下的负载复阻抗的幅值、电压电流相角差实际就是负载复阻抗的相角。不论是负序阻抗、还是负载阻抗，都受线路的负载情况、故障过程影响严重，不同的线路负载、不同的故障过程，都会有不同负序阻抗、负载阻抗，即不同的阻抗幅值、阻抗相角。因此值仅凭借负序或负载阻抗相角实际上难以准确判断接地支路。

文献103207352A描述了一种利用选线阻抗幅值特性实现配电网单相接地的故障选线方法。它测量中电阻投切前后的电网零序电压、以及各支路零序电流，然后将投切中电阻前的零序电流折算到投切中电阻后的零序电流，最后计算出所谓“选线阻抗”。其实质是中电阻产生的电流只能由接地支路流回系统，引起接地支路的电流增大；而正常支路折算后的电流近似不变。因此接地支路的“选线阻抗”较小，正常支路的“选线阻抗”较大。但实际运行中，尤其是高阻接地时，由于中性点电压较低，中电阻投入后产生的电流增量小，计算出的“选线阻抗”将会比较高，与正常支路的“选线阻抗”难以区分，选线准确度因此大打折扣。