一種諧振接地系統單相接地選線裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電氣技術領域，具體是一種諧振接地系統單相接地選線裝置及方法。
【背景技術】
[0002]我國配電電網多采用中性點諧振接地方式，當發生單相接地故障時，通過消弧線圈的補償作用可以有效抑制弧光接地過電壓，并降低接地故障電流。目前廣泛使用的調匝式消弧線圈，都工作在過補償的狀態，為了減小接地殘流，其脫諧度都設置的比較小，在這種運行方式下如何快速有效判定故障線路一直是繼電保護的難題，同時也是保證系統安全運行的關鍵問題。諧振接地系統發生單相接地故障，其零序電流的分布情況較中性點不接地系統將發生較大變化。整個系統中電容電流的大小和分布與沒有消弧線圈時一樣，但不同之處是:由于消弧線圈的補償作用，在接地點增加了一個電感電流IL，接地點的殘流IS=IL+IC?這時故障線路零序電流的大小和方向不在具有從母線流向線路的特征，因此，在這種情況下，利用穩態數據選線的方法:諧波群體比幅比相法、有功功率法、能量法、及殘流增量法均不能準確選出故障線路；近年來國內外出現了利用暫態數據進行選線的方法，主要有:首半波法、小波及小波包法、Prony算法在諧振接地系統中也不能100%選出故障線路；隨著微電子及控制技術的發展，近年來利用模糊控制理論，神經網絡選線的產品相繼出現，在不同的方式下采用不同的選線算法，結合模糊控制理論和自適應技術大大提高了選線的成功率。但由于實際系統發生單相接地時可以帶故障運行，線路中除了流過對地電容電流以外，還有很大的負荷電流，所以故障選線所能利用的有用信息只有系統的中性點電壓及各條線路的零序電流。中性點電壓的大小只能用于判別系統是否發生單相接地，對于故障選線沒有作用，對于采用過補償的諧振接地系統，故障線路的電流與非故障線路的電流沒有明顯差異，相位基本相同，單純的大小也沒有意義，如果沒有額外的手段很難判斷出故障線路。
[0003]
【發明內容】
本發明的目的是提供一種諧振接地系統單相接地選線裝置及方法，以解決現有技術存在的問題。
[0004]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
一種諧振接地系統單相接地選線裝置，其特征在于:包括消弧線圈L，消弧線圈L上端連接至線路中性點上，消弧線圈L上端與線路中性點之間接入有測量中性點電壓的電壓互感器PT，消弧線圈L下端依次串聯由阻尼電阻R1、電流互感器CT后接地，消弧線圈L上端與阻尼電阻R1、電流互感器CT連接結點之間并接有由真空接觸器和阻尼電阻R2構成的串聯支路，阻尼電阻Rl兩端還并接有雙向可控硅，還包括MCU控制器、可控短路限流器、短路脈沖電流檢測器、分別接入在各相線路上的電流互感器CT1、CT2、CT3，所述電壓互感器PT、電流互感器CT分別與MCU控制器連接，各個電流互感器CT1、CT2、CT3分別與短路脈沖電流檢測器輸入端連接，短路脈沖電流檢測器輸出端連接至MCU控制器，所述可控短路限流器一端與中性點連接，可控短路限流器另一端與電流互感器CT接地端共接接地，可控短路限流器還與短路脈沖電流檢測器連接。
[0005]所述的一種諧振接地系統單相接地選線裝置，其特征在于:所述阻尼電阻Rl選取阻值為80 Ω-600 Ω的不銹鋼電阻，阻尼電阻R2選取阻值為10 Ω左右的不銹鋼電阻。
[0006]所述的一種諧振接地系統單相接地選線裝置，其特征在于:所述可控短路限流器包括雙向可控硅SCR1、SCR2，其中雙向可控硅SCRl的Tl極與T2極之間連接有相互并聯的所述阻尼電阻R1、壓敏電阻RV5，雙向可控硅SCRl其中一個控制極與自身T2極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R3、壓敏電阻RV1，雙向可控硅SCR2另一個控制極與自身Tl極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R4、壓敏電阻RV2，雙向可控硅SCR2的Tl極、T2極分別與雙向可控硅SCRl的Tl極、T2極對應連接，且雙向可控硅SCR2的Tl極和T2極之間連接有壓敏電阻RV6，雙向可控硅SCR2其中一個控制極與自身T2極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R5、壓敏電阻RV3，雙向可控硅SCR2另一個控制極與自身TI極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R6、壓敏電阻RV4。
[0007]一種諧振接地系統單相接地選線方法，其特征在于:在系統正常運行條件下，與阻尼電阻R2連接的真空接觸器斷開，阻尼電阻R2不投入運行，此時系統與正常的諧振接地系統一樣，依據消弧線圈L下端的阻尼電阻Rl提供阻尼，防止系統諧振并抑制中性點電壓在15%相電壓以下；當系統發生間歇性接地，依據消弧線圈L提供的補償電流來實現滅弧，在消弧線圈L下端串接的阻尼電阻Rl防止系統諧振，并抑制中性點電壓不超過15%相電壓，以滿足消弧規程的要求；當系統發生永久性接地，MCU控制器輸出觸發信號，真空接觸器吸合，使阻尼電阻R2投入運行，增大有功電流，實現選線；若阻尼電阻R2投入后任然選不出故障線路，MCU控制器觸發可控短路限流器，以產生一個較大的短路脈沖電流，該短路脈沖電流大部分流經所接地后通過接地點流入大地，此時短路脈沖電流檢測器能檢測出各個出線的短路脈沖電流，進而實現接地線路的判定，具體步驟如下:
(I )、系統正常運行，母線電壓正常，可控短路限流器處于開斷狀態，短路脈沖電流檢測器對各相線路電流不進行采集；
(2 )、當系統發生間歇性單相接地時，短接消弧線圈L串聯的阻尼電阻Rl，消弧線圈L投入運行并提供補償電流，減小接地電流，能夠有效防止電弧重燃，接地消失后，系統恢復正常；
(3)、當發生永久性單相接地時，MCU控制器觸發真空接觸器吸合，阻尼電阻R2投入運行，實現快速選線；
(4)、若阻尼電阻R2投入運行，不能選出故障線路，此時MCU控制器觸發可控短路限流器，同時短路脈沖電流檢測器檢測出每相線路的短路脈沖電流；
(5)、短路脈沖電流檢測器計算每相線路的短路脈沖電流大小，最大者即判定為接地線路；
(6)、短路脈沖電流檢測器將選出的故障線路送給MCU控制器，MCU控制器將故障線路顯示出來，并依據投退設置選擇是否跳閘；MCU控制器得到故障線路已識別以后，通知可控短路限流器，使其停止產生短路脈沖電流；
(7)、如果由于短路脈沖電流太小不足以選出故障線路，短路脈沖電流檢測器會告知可控短路限流器增大短路脈沖電流，直至選出故障線路。
[0008]本發明提出了諧振接地系統單相接地選線裝置及方法，當系統發生間歇性接地，依據消弧線圈提供的補償電流來實現滅弧，在消弧線圈下端串接阻尼電阻防止系統諧振，并抑制中性點電壓不超過15%相電壓，以滿足消弧規程的要求；當系統發生永久性接地，控制器輸出觸發信號使并接電阻接入，增大有功電流，實現選線，對于大部分系統可以實現選線；若并接電阻投入后任然選不出故障線路，控制器觸發可控短路限流器，以產生一個較大的短路脈沖電流，該短路脈沖電流大部分流經接地線路接地相后通過接地點流入大地，此時短路脈沖電流檢測器就能檢測出各個出線的短路脈沖電流，進而實現接地線路的判定。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明裝置結構框圖。
[0010]圖2為本發明中可控短路限流器電路圖。
[0011]圖3為可控短路限流器的結構框圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，一種諧振接地系統單相接地選線裝置，包括消弧線圈L，消弧線圈L上端連接至線路中性點上，消弧線圈L與線路中性點之間接入有測量中性點電壓的電壓互感器PT，消弧線圈L下端依次串聯由阻尼電阻R1、電流互感器CT后接地，消弧線圈L上端與阻尼電阻R1、電流互感器CT連接結點之間并接有由真空接觸器和阻尼電阻R2構成的串聯支路，阻尼電阻Rl兩端還并接有雙向可控硅，還包括MCU控制器、可控短路限流器、短路脈沖電流檢測器、分別接入在各相線路上的電流互感器CT1、CT2、CT3，電壓互感器PT、電流互感器CT分別與MCU控制器連接，各個電流互感器CT1、CT2、CT3分別與短路脈沖電流檢測器輸入端連接，短路脈沖電流檢測器輸出端連接至MCU控制器，所述可控短路限流器一端與中性點連接，可控短路限流器另一端與電流互感器CT接地端共接接地，可控短路限流器還與短路脈沖電流檢測器連接。
[0013]阻尼電阻Rl選取阻值為80Ω~600Ω的不銹鋼電阻，阻尼電阻R2選取阻值為10 Ω
左右的不銹鋼電阻。
[0014]如圖2所示。可控短路限流器包括雙向可控硅SCR1、SCR2，其中雙向可控硅SCRl的Tl極與Τ2極之間連接有相互并聯的所述阻尼電阻R1、壓敏電阻RV5，雙向可控硅SCRl其中一個控制極與自身Τ2極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R3、壓敏電阻RV1，雙向可控硅SCR2另一個控制極與自身Tl極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R4、壓敏電阻RV2，雙向可控硅SCR2的Tl極、Τ2極分別與雙向可控硅SCRl的Tl極、Τ2極對應連接，且雙向可控硅SCR2的Tl極和Τ2極之間連接有壓敏電阻RV6，雙向可控硅SCR2其中一個控制極與自身Τ2極之間連接有相互串聯的觸發限流電阻R5、壓敏電阻RV3，雙向可控硅SCR