一種諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)配電電網(wǎng)多采用中性點(diǎn)諧振接地方式，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過(guò)消弧線圈的補(bǔ)償作用可以有效抑制弧光接地過(guò)電壓，并降低接地故障電流。目前廣泛使用的調(diào)匝式消弧線圈，都工作在過(guò)補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)，為了減小接地殘流，其脫諧度都設(shè)置的比較小，在這種運(yùn)行方式下如何快速有效判定故障線路一直是繼電保護(hù)的難題，同時(shí)也是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，其零序電流的分布情況較中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)將發(fā)生較大變化。整個(gè)系統(tǒng)中電容電流的大小和分布與沒(méi)有消弧線圈時(shí)一樣，但不同之處是:由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，在接地點(diǎn)增加了一個(gè)電感電流IL，接地點(diǎn)的殘流IS=IL+IC?這時(shí)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(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)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(zhǔn)確選出故障線路；近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了利用暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)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(tǒng)中也不能100%選出故障線路；隨著微電子及控制技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)利用模糊控制理論，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選線的產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，在不同的方式下采用不同的選線算法，結(jié)合模糊控制理論和自適應(yīng)技術(shù)大大提高了選線的成功率。但由于實(shí)際系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)可以帶故障運(yùn)行，線路中除了流過(guò)對(duì)地電容電流以外，還有很大的負(fù)荷電流，所以故障選線所能利用的有用信息只有系統(tǒng)的中性點(diǎn)電壓及各條線路的零序電流。中性點(diǎn)電壓的大小只能用于判別系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地，對(duì)于故障選線沒(méi)有作用，對(duì)于采用過(guò)補(bǔ)償?shù)闹C振接地系統(tǒng)，故障線路的電流與非故障線路的電流沒(méi)有明顯差異，相位基本相同，單純的大小也沒(méi)有意義，如果沒(méi)有額外的手段很難判斷出故障線路。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種諧振接地系統(tǒng)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(diǎn)上，消弧線圈L上端與線路中性點(diǎn)之間接入有測(cè)量中性點(diǎn)電壓的電壓互感器PT，消弧線圈L下端依次串聯(lián)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(jié)點(diǎn)之間并接有由真空接觸器和阻尼電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)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(cè)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(gè)電流互感器CT1、CT2、CT3分別與短路脈沖電流檢測(cè)器輸入端連接，短路脈沖電流檢測(cè)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(diǎn)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(cè)器連接。
[0005]所述的一種諧振接地系統(tǒng)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(tǒng)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(lián)的所述阻尼電阻R1、壓敏電阻RV5，雙向可控硅SCRl其中一個(gè)控制極與自身T2極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)限流電阻R3、壓敏電阻RV1，雙向可控硅SCR2另一個(gè)控制極與自身Tl極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)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(duì)應(yīng)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(gè)控制極與自身T2極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)限流電阻R5、壓敏電阻RV3，雙向可控硅SCR2另一個(gè)控制極與自身TI極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)限流電阻R6、壓敏電阻RV4。
[0007]一種諧振接地系統(tǒng)單相接地選線方法，其特征在于:在系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，與阻尼電阻R2連接的真空接觸器斷開(kāi)，阻尼電阻R2不投入運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)與正常的諧振接地系統(tǒng)一樣，依據(jù)消弧線圈L下端的阻尼電阻Rl提供阻尼，防止系統(tǒng)諧振并抑制中性點(diǎn)電壓在15%相電壓以下；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間歇性接地，依據(jù)消弧線圈L提供的補(bǔ)償電流來(lái)實(shí)現(xiàn)滅弧，在消弧線圈L下端串接的阻尼電阻Rl防止系統(tǒng)諧振，并抑制中性點(diǎn)電壓不超過(guò)15%相電壓，以滿足消弧規(guī)程的要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生永久性接地，MCU控制器輸出觸發(fā)信號(hào)，真空接觸器吸合，使阻尼電阻R2投入運(yùn)行，增大有功電流，實(shí)現(xiàn)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(fā)可控短路限流器，以產(chǎn)生一個(gè)較大的短路脈沖電流，該短路脈沖電流大部分流經(jīng)所接地后通過(guò)接地點(diǎn)流入大地，此時(shí)短路脈沖電流檢測(cè)器能檢測(cè)出各個(gè)出線的短路脈沖電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接地線路的判定，具體步驟如下:
(I )、系統(tǒng)正常運(yùn)行，母線電壓正常，可控短路限流器處于開(kāi)斷狀態(tài)，短路脈沖電流檢測(cè)器對(duì)各相線路電流不進(jìn)行采集；
(2 )、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間歇性單相接地時(shí)，短接消弧線圈L串聯(lián)的阻尼電阻Rl，消弧線圈L投入運(yùn)行并提供補(bǔ)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(tǒng)恢復(fù)正常；
(3)、當(dāng)發(fā)生永久性單相接地時(shí)，MCU控制器觸發(fā)真空接觸器吸合，阻尼電阻R2投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)快速選線；
(4)、若阻尼電阻R2投入運(yùn)行，不能選出故障線路，此時(shí)MCU控制器觸發(fā)可控短路限流器，同時(shí)短路脈沖電流檢測(cè)器檢測(cè)出每相線路的短路脈沖電流；
(5)、短路脈沖電流檢測(cè)器計(jì)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(cè)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(lái)，并依據(jù)投退設(shè)置選擇是否跳閘；MCU控制器得到故障線路已識(shí)別以后，通知可控短路限流器，使其停止產(chǎn)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(cè)器會(huì)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(fā)明提出了諧振接地系統(tǒng)單相接地選線裝置及方法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間歇性接地，依據(jù)消弧線圈提供的補(bǔ)償電流來(lái)實(shí)現(xiàn)滅弧，在消弧線圈下端串接阻尼電阻防止系統(tǒng)諧振，并抑制中性點(diǎn)電壓不超過(guò)15%相電壓，以滿足消弧規(guī)程的要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生永久性接地，控制器輸出觸發(fā)信號(hào)使并接電阻接入，增大有功電流，實(shí)現(xiàn)選線，對(duì)于大部分系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)選線；若并接電阻投入后任然選不出故障線路，控制器觸發(fā)可控短路限流器，以產(chǎn)生一個(gè)較大的短路脈沖電流，該短路脈沖電流大部分流經(jīng)接地線路接地相后通過(guò)接地點(diǎn)流入大地，此時(shí)短路脈沖電流檢測(cè)器就能檢測(cè)出各個(gè)出線的短路脈沖電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接地線路的判定。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]圖2為本發(fā)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(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種諧振接地系統(tǒng)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(diǎn)上，消弧線圈L與線路中性點(diǎn)之間接入有測(cè)量中性點(diǎn)電壓的電壓互感器PT，消弧線圈L下端依次串聯(lián)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(jié)點(diǎn)之間并接有由真空接觸器和阻尼電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)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(cè)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(gè)電流互感器CT1、CT2、CT3分別與短路脈沖電流檢測(cè)器輸入端連接，短路脈沖電流檢測(cè)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(diǎn)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(cè)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?？煽囟搪废蘖髌靼p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(lián)的所述阻尼電阻R1、壓敏電阻RV5，雙向可控硅SCRl其中一個(gè)控制極與自身Τ2極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)限流電阻R3、壓敏電阻RV1，雙向可控硅SCR2另一個(gè)控制極與自身Tl極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)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(duì)應(yīng)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(gè)控制極與自身Τ2極之間連接有相互串聯(lián)的觸發(fā)限流電阻R5、壓敏電阻RV3，雙向可控硅SCR