一種基于受控零序電流的小電流接地選線系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于輸配電技術領域，特別涉及一種基于受控零序電流的小電流接地選線系統及方法。
【背景技術】
[0002]三相交流非直接接地(特別是經消弧線圈接地)輸配電系統中，在發生單相接地時，因中性點存在一定阻抗，并不構成短路，為保障供電，可繼續運行一定時間，但需盡快找出發生接地的線路。然而，在消弧線圈作用下，接地出線的接地電流被消弧線圈電流抵消，呈很低水平(數安培級)，因此傳統方法中，采用對零序電流(或配合零序電壓)精確檢測及信號處理的方式，希望通過提高檢測精度來查找接地線路。然而，由于接地電流幅度非常小，與正常線路的零序電流幾無區別，此類方式不保證能判斷發生接地的出線線路。
【發明內容】
[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于受控零序電流的小電流接地選線系統及方法，通過受控產生短暫、低強度、已知發生時刻及特征波形的零序電流，使得該電流在接地出線的零序電流互感器有明確對應的特征反映，以此達到準確有效判定接地線路目的。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0005]—種基于受控零序電流的小電流接地選線系統，包括位于非直接接地的三相交流輸配電系統的各個出線線路上的電流互感器，還包括一個與所述三相交流輸配電系統的非直接接地系統的中性點連接的脈沖零序電流生成電路。
[0006]所述非直接接地系統中性點通過消弧線圈接地，中性點即零序電流脈沖生成回來并接點，也即消弧線圈與接地變壓器連接點。所述脈沖零序電流生成電路與所述消弧線圈并聯。
[0007]或，所述脈沖零序電流生成電路并聯于所述消弧線圈的二次側。
[0008]所述脈沖零序電流生成電路包括串聯的開關、阻尼電阻以及電容。
[0009]所述脈沖零序電流生成電路中，在零序電壓峰值時刻接通開關，阻尼電阻和電容的參數選取滿足所產生的脈沖零序電流的幅度在5?50安培。
[0010]本發明還提供了一種基于受控零序電流的小電流接地選線方法，在非直接接地的三相交流輸配電系統中，在非直接接地系統中性點，與非直接接地系統并聯設置有脈沖零序電流生成電路，通過控制生成脈沖零序電流，采集各個出線線路上零序電流的波形，出現明顯變化的波形所對應的出線線路即為接地出線。
[0011]所述脈沖零序電流在零序電壓峰值時刻產生，幅度5?50安培，持續時間5-20ms。
[0012]可根據實際系統情況，動態調整參數，做必要的重復產生所述脈沖零序電流，以實現更準確判斷。
[0013]所述波形出現明顯變化包括:電流幅度的快速上升、衰減及出現半周非工頻50Hz信號。
[0014]當所有的出線線路均未判斷為接地，而又出現中性點電壓上升，即單相接地特征時，判定接地在進線、母線范圍。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0016]1.克服了在消弧線圈作用下，接地回路零序電流反映不明顯問題。不受系統線路接地參數約束。
[0017]2.采用阻容元件，產生的零序電流有明顯充放電曲線特征，有利檢測判斷，且不會造成過壓震蕩。
[0018]3.利用中性點電壓U0做激勵，無需額外電源，實現簡單可靠。
[0019]4.恰當的開通相位及持續時間短，元件功率要求低，對系統影響小。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明接地選線系統示意圖。
[0021]圖2是本發明出線線路上電流互感器的波形檢測圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0023]本發明基于受控零序電流的小電流接地選線系統，包括位于非直接接地的三相交流輸配電系統的各個出線線路上的電流互感器以及與三相交流輸配電系統的非直接接地線路并聯的脈沖零序電流生成電路。
[0024]如圖1所示，三相交流輸配電系統通過消弧線圈xL接地，脈沖零序電流生成電路與消弧線圈xL并聯，包括串聯的開關Kz、阻尼電阻Rz以及電容Cz。三相交流輸配電系統的電源VI，接出若干出線線路Lx，其中L1表示為接地出線，Iz是該線路上電流互感器檢測的電流，電源VI連接有接地變壓器Yz。
[0025]從圖2可以看出，當單相接地時，中性點電壓U0上升至單相電壓；中性點電流10也呈現較高水平，大致與非接地線路零序電流的和相當；但接地出線L1的零序電流及接地相電流Iz依然可能在較低水平，如圖2中Iz初始20ms期間，這緣于消弧線圈xL的感性電流對容性接地電流的抵消與抑制。現有方法通過對各回路零序電流的幅度、相位等進行精確測量與計算處理，試圖找出故障出線;但因信號幅度小，線路長度、電纜類型、供電范圍變化及其他非對稱因素影響，誤判概率較大。
[0026]本發明主要通過在接地變壓器Yz的中性點建立一個受控零序電流回路，在零序電壓峰值時刻，如圖2中25ms位置，開通開關Kz，經阻尼電阻Rz及電容Cz產生一脈沖零序電流Iz(該電流在此基本等效對地點電流)，幅度可在5-50安培水平。因非故障出線線路的零序阻抗依然存在，并有消弧線圈xL的感性電流作用，該脈沖零序電流Iz在非故障出線線路的零序電流10中基本不予反應，如圖2中10波形;而接地出線回路的零序阻抗已經消失或大幅降低，脈沖零序電流Iz基本反應在此回路的零序電流中，其波形如如圖2中25-35ms放電衰減階段。
[0027]可以看出，該受控脈沖零序電流Iz在接地出線有明顯的特征(充放電曲線)及足以判斷的強度(基本不受系統對地電容約束)，在U0—定時，僅與脈沖零序電流Iz發生的元件參數及接地點對地阻抗有關。故實際應用中，可根據系統參數選擇、調整Cz/Rz參數，以達到準確判定目的即可。進一步，該脈沖零序電流Iz可視為對零序回路的一次阻容小負荷投切(電流幅度不大，可在5?50安培水平)，對供電系統及負荷的電壓、電流不構成影響。因持續時間很短(例如5-20ms)，電阻Rz的有功非常有限，故實際應用時元件選型及要求不高。
[0028]脈沖零序電流Iz的受控包括:(1)發生時刻(穩態階段、零序電壓峰值附近)；(2)持續時間；(3)Iz電流幅度；(4)重復次數及間隔時間；在基于此原理的智能裝置中，可在控制與檢測中利用以上可控內容，達到準確、可靠并系統影響最小的效果。
[0029]鑒于本方法的確定性，若未發現接地出線，應可以判定接地在進線、母線范圍。
【主權項】
1.一種基于受控零序電流的小電流接地選線系統，包括位于非直接接地的三相交流輸配電系統的各個出線線路上的電流互感器，其特征在于，還包括一個與所述三相交流輸配電系統的非直接接地系統的中性點連接的脈沖零序電流生成電路。2.根據權利要求1所述基于受控零序電流的小電流接地選線系統，其特征在于，所述非直接接地系統的中性點通過消弧線圈接地，所述脈沖零序電流生成電路與所述消弧線圈并聯。3.根據權利要求1所述基于受控零序電流的小電流接地選線系統，其特征在于，所述非直接接地系統的中性點通過消弧線圈接地，所述脈沖零序電流生成電路并聯于所述消弧線圈的二次側。4.根據權利要求1或2所述基于受控零序電流的小電流接地選線系統，其特征在于，所述脈沖零序電流生成電路包括串聯的開關、阻尼電阻以及電容。5.根據權利要求4所述基于受控零序電流的小電流接地選線系統，其特征在于，所述脈沖零序電流生成電路中，在零序電壓峰值時刻接通開關，阻尼電阻和電容的參數選取滿足所產生的脈沖零序電流的幅度在5?50安培。6.一種基于受控零序電流的小電流接地選線方法，其特征在于，在非直接接地的三相交流輸配電系統中，在非直接接地系統中性點，與非直接接地系統并聯設置有脈沖零序電流生成電路，通過控制生成脈沖零序電流，采集各個出線線路上零序電流的波形，出現明顯變化的波形所對應的出線線路即為接地出線。7.根據權利要求6所述基于受控零序電流的小電流接地選線方法，其特征在于，所述脈沖零序電流在零序電壓峰值時刻產生，幅度5?50安培，持續時間5-20ms。8.根據權利要求6或7所述基于受控零序電流的小電流接地選線方法，其特征在于，重復產生所述脈沖零序電流，以實現更準確判斷。9.根據權利要求6所述基于受控零序電流的小電流接地選線方法，其特征在于，所述波形出現明顯變化包括:電流幅度的快速上升、衰減及出現半周非工頻50Hz信號。10.根據權利要求6所述基于受控零序電流的小電流接地選線方法，其特征在于，當所有的出線線路均未判斷為接地，而又出現中性點電壓上升，即單相接地特征時，判定接地在進線、母線范圍。
【專利摘要】一種基于受控零序電流的小電流接地選線系統及方法，系統包括位于非直接接地的三相交流輸配電系統的各個出線線路上的電流互感器，以及一個與所述三相交流輸配電系統的非直接接地系統的中性點連接的脈沖零序電流生成電路，非直接接地系統中性點通過消弧線圈接地，脈沖零序電流生成電路與所述消弧線圈并聯，通過控制生成脈沖零序電流，采集各個出線線路上零序電流的波形，出現明顯變化的波形所對應的出線線路即為接地出線，當所有的出線線路均未判斷為接地，而又出現中性點電壓上升，即單相接地特征時，判定接地在進線、母線范圍；本發明可實現準確有效判定接地線路。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號】CN105445616
【申請號】CN201510784092
【發明人】陳剛
【申請人】西安交通大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月16日