一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置的制作方法

1.本实用新型涉及电气工程技术领域，具体为一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置。


背景技术：

2.综合国内外研究和应用现状，小电流接地电网接地故障选线基本上均采用小电流选线方式，我们称之为被动选线法。
3.被动选线法又分为稳态分量法与暂态分量法。稳态分量法研究的比较多的是五次谐波法与负序电流法，由于电子信息技术的发展，使得获取故障信号暂态分量成为可能，由于暂态分量含有更丰富的故障信息，研究如何利用暂态量选线的方法有小波法和能量法。
4.(1)、5次谐波法
5.5次谐波法的主要原理是：消弧线圈对5次谐波的补偿作用比较小，其仅仅相对稳态工频分量的1/25，故障线路的零序5次谐波电流在主向与其余非故障线路的零序3次谐波电流相反并且其幅值最大。但是5次谐波电波本身就比较小(仅为故障稳态零序电流的的五十分之一)并且极易受到负荷中五次谐波成本与电流变送器的影响。
6.(2)负序电流法
7.负序电流法的主要思路是：故障线路的负序基波电流在方向上与所有非故障线路的负序基波电流相反，且幅值最大，因此通过比较各出线负序电流的大小和方向就可进行选线。负序电流法具有较强的过流电阻的适应性，但是很难测到不稳定接地故障，并且由于运行时，线路也会存在较大的负序电流以及负序电流的获取比较困难。
8.(3)小波法
9.自gabor提出小波变换之后经过不断地完善和优化，小波变换技术越来越成熟，其应用范围越来越广，国内外许多学者将小波分析法引入至故障检测中，利用小波变换处理故障信号，提取故障特征，如模极大值、特征频率下的故障线路与非故障线路的相位关系、故障线路与非故障线路小波熵的关系等。但是，由于在进行小波分析时所采用的小基函数的不同时，得出的结果就有很大的不同，并且在实际系统中发生单相接地故障时由于参数等的不确定性使得信号暂态分量的所谓频率并不是确定的某个值，因而根据所谓的特征频率为选线的依据缺乏理论依据。
10.(4)能量法
11.所谓能量法就是零序电流和零序电压乘积的积分，即有功分量法。由于在发生单相接地故障后非故障线路的能量等于所有非故障线路和消弧线圈能量之和，并且与故障线路上能量极性相反，通过比较能量的方向和大小可以判断故障线路与非故障线路。该方法不受负荷以及暂态过程的影响，但是由于有功分量的比例小，对暂态信号的利用不充分，并且积分函数容易产生累积误差，因此该方法的实际应用效果并没有达到理想状态。
12.综上所述，结合目前我国企业面对的现状，利用小电流选线的方法选线准确率均未达到企业及电力系统许可的范围。
13.本实用新型结合小电流选线的特点，采用主动选线法，即大电流选线。
14.近年来，随着配电网的发展，大部分用户针对3
‑
35kv系统均采用电缆线路作为主要的连接方式，同时用户容量的不断增大，电缆馈线长度也不断增加，使得电力系统单相接地电容电流也不断增加，造成单相接地危害也随之上升，因此，研究电网单相接地故障的特性，开发灵敏度高、可靠性好的故障选线方法，对提高供电安全性，供电持续可靠性，具有重要的理论意义和很强的实用价值。
15.同时针对电力系统的智电多化发展的需求，智能电网对于单相接地故障精准定位的要求一直没有得到解决，目前我国正在积极发展智能电网技术，智能电网其中一个重要内容是故障的自动定位、切除以及不影响健全线路的正常供电。而当前的大型电力企业电力系统不能及时找到接地故障回路已成为当前用户非常大的困扰，严重影响到企业的持续供电可靠性和安全性，针对本实用新型的实施，为电力系统及企业用户找到一种快速的、有效的选线方式提供一个合理的解决方案。


技术实现要素：

16.(一)解决的技术问题
17.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，可有效降低系统因接地而形成的两相异地短路或相间短路的概率。避免由于系统接地后，造成电压升高，电网中存在绝缘薄弱点，从而造成电网绝缘薄弱点被击穿发生短路事故，同时本实用新型实施的方法不受系统接地电流的大小，不受故障相位及消弧线圈因素等影响，直接冲入一定大小的电流信号，同时对电流信号的大小，时间进行控制，以达到不影响接地点的原始状态。
18.(二)技术方案
19.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，包括分别接入配电网系统的智能选线主控制器whdx
‑
zk、隔离开关gl、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb、单相快速断路器wh
‑
dskg和电流互感器lh，所述高阻抗接地变压器wh
‑
jdb的输入端通过导线与拍点网系统的总线连接，且高阻抗接地变压器wh
‑
jdb的输出端通过导线与单相快速断路器wh
‑
dskg的输入端连接，所述单相快速断路器wh
‑
dskg的输出端通过导线与电流互感器lh的输入端连接，且智能选线控制器whdx
‑
zk的接线端通过隔离开关gl与高阻抗接地变压器wh
‑
jdb进行控制连接。
20.优选的，所述高阻抗接地变压器wh
‑
jdb为三相三柱结构，每相线圈由两个分线圈组成(1#、2#线圈，见附图一)，两个分线圈构成一个电磁平衡组，每相分线圈轴向排列(而普通接地变压器是幅向同心排列)。
21.优选的，所述配电网系统包括n组出线回路。
22.优选的，所述单相快速断路器wh
‑
dskg是采用一种单相快速永磁涡流电磁开关，且其工作原理是采用电磁动作原理。
23.优选的，所述单相快速断路器wh
‑
dskg包括真空灭弧室、双稳机构、分闸储能电容、合闸储能电容和控制开关，所述双稳机构通过导线分别与分闸储能电容、合闸储能电容和控制开关连接。
24.优选的，所述双稳机构分别是由分闸线圈、涡流盘和合闸线圈组成。
25.第二方面，本实用新型还提供了一种执行针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置的方法，具体包括以下步骤：
26.s1、当系统发生单相接地故障后，首先通过小电流选线的原理将各支路电流选出并存储；
27.s2、然后瞬时接地注入电流法选线装置通过启动单相快速断路器wh
‑
dskg，将高阻抗接地变压器wh
‑
jdb接地，此时利用接地变主动向系统冲入电流信号，由于该注入的电流会沿着接地回路传播并最终流入接地故障点，瞬时接地注入电流法选线装置重新对回路各支路零序电流互感器lh电流信号采集并存储；
28.s3、通过瞬时接地注入电流法选线装置将前后数据进行对比，根据未接地回路电流信号没有变化，而接地回路电流信号变化的特征，瞬时接地注入电流法选线装置自动选出接地回路。
29.优选的，所述步骤s1中一次各支路电流选出判断时间为20ms。
30.优选的，所述步骤s2中瞬时接地注入电流法选线装置启动单相快速断路器wh
‑
dskg，通过高阻抗接地变向故障点注入50
‑
200a(可选)，瞬时接地注入电流法选线装置重新采样各回路电流，选出故障回路，开关合闸时间为13.1ms，开关分闸时间为4.08ms，电流注入接地点时间不大于20ms。
31.优选的，所述步骤s3中通过瞬时接地注入电流法选线装置进行最大增量选线，结合第一次融合法采样的各回路电流值和第二次注入法采样的各回路电流值，判断出零序电流变化最大的回路。
32.(三)有益效果
33.本实用新型提供了一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置。与现有技术相比具备以下有益效果：
34.(1)、该针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，通过在，当系统发生接地后，装置准确选出接在故障回路，可有效降低系统因接地而形成的两相异地短路或相间短路的概率，避免系统发生事故，具有显著的经济效益，避免由于系统接地后，造成电压升高，电网中存在绝缘薄弱点，从而造成电网绝缘薄弱点被击穿发生短路事故。
35.(2)、该针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，可有效降低设备绝缘污闪事故率。由于系统接地后，造成电压升高，使得污秽设备在过电压的作用下加速沿面放电的发展，加速污闪事故的发生。
36.(3)、该针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，能够快速切除故障回路，使系统恢复，系统正常运行。
附图说明
37.图1为本实用新型结构接入配电网系统的电路图；
38.图2为本实用新型结构的电路图；
39.图3为本实用新型单相快速断路器的结构示意图；
40.图4为本实用新型接地变线圈结构示意图；
41.图5为本实用新型高阻抗接地变压器线圈结构示意图。
42.图中，1真空灭弧室、2双稳机构、21分闸线圈、22涡流盘、23合闸线圈、3分闸储能电
容、4合闸储能电容、5控制开关。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.请参阅图1
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5，本实用新型实施例提供一种技术方案：一种针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置，包括分别接入配电网系统的智能选线主控制器whdx
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zk、隔离开关gl、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb、单相快速断路器wh
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dskg和电流互感器lh，高阻抗接地变压器wh
‑
jdb的输入端通过导线与拍点网系统的总线连接，且高阻抗接地变压器wh
‑
jdb的输出端通过导线与单相快速断路器wh
‑
dskg的输入端连接，单相快速断路器wh
‑
dskg的输出端通过导线与电流互感器lh的输入端连接，且智能选线控制器whdx
‑
zk的接线端通过隔离开关gl与高阻抗接地变压器wh
‑
jdb进行控制连接。
45.由图4和图5所示，本实用新型实施例中，高阻抗接地变压器wh
‑
jdb为三相三柱结构，每相线圈由两个分线圈组成，即1#线圈和2#线圈，两个分线圈构成一个电磁平衡组，每相分线圈轴向排列，而普通接地变压器是幅向同心排列。
46.本实用新型实施例中，高阻抗接地变压器wh
‑
jdb主要用在6kv至35kv中性点不接地电网中，用于故障支路选线和跳闸保护；防止故障进一步扩大。当发生单相接地故障时，高阻变零序电抗承受系统相电压从而向故障支路输出零序短路电流，此电流用于确定故障支路或继电保护跳闸切除故障支路。
47.结构特点如下：
48.(1)、铁芯结构：三相三柱芯式结构；
49.(2)、线圈结构：三相、每相双线圈轴向分段交错排列式。接线组别曲折不对称接法；
50.性能特点如下：
51.1)、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb中性点可以直接接地，当发生单相接地故障时
52.高阻抗接地变压器wh
‑
jdb向故障支路输出零序电流，此电流可用于确定故障支路或继电保护跳闸切除故障支路。
53.2)、普通接地变压器零序阻抗一般是几欧姆到十几欧姆；高阻抗接地变压器wh
‑
jdb零序阻抗可做到几百欧姆到几千欧姆。
54.3)、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb可抗击系统单相短路冲击，不会对结构造成破坏。普通接地变压器中性点必须经电阻或阻抗接地，否则单相短路冲击破坏结构和烧毁线圈。
55.4)、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb可取代现在广泛应用的小电阻接地保护系统(普通接地变中性点经小电阻接地)；成本低、无有功损耗不发热、安装方便占地空间小。
56.高阻抗接地变压器wh
‑
jdb原理概述具体如下：
57.接地变压器零序阻抗x0与毎相线圈的匝数w平方、与线圈的漏礠面积dr成正比，与线圈的电抗高度hk成反比；而线圈的漏礠面积dr与线圈的幅向尺寸a成正比。当接地变压器容量和电压确定后其铁芯截面和线圈匝数就基本确定，所以决定零序阻抗大小就取决于线
圈的漏磁面积和电抗高度，由附图4和图5，可以看出普通接地变压器线圈幅向同心排列结构，漏磁宽度是幅向尺寸，电抗高度是线圈的轴向高度，电抗高度远远大于线圈的幅向尺寸，幅向漏磁宽度小、轴向线圈电抗高度高，零序阻抗不可能做成高阻抗。高阻抗接地变压器wh
‑
jdb毎相线圈平衡组是轴向排列结构，漏磁宽度是线圈的轴线高度，电抗高度是线圈的福相宽度，这样漏磁面积大大增大、电抗高度大大减小，从而使零序阻抗大大增高，故采用轴向线圈排列结构可做成高阻抗接地变压器wh
‑
jdb。
58.本实用新型图4和图5中，r1为1好线圈的平均半径，r12为漏磁空道平均半径，r2为2号线圈的平均半径，a1和a2分别为1号线圈和2号线圈的幅向尺寸，a12为1号线圈和2号线圈之间的宽度，a为线圈的总幅向宽度(线圈的漏磁宽度)，hk为线圈的电抗度，r为线圈平均半径。
59.本实用新型实施例中，配电网系统包括n组出线回路。
60.由图3所示，本实用新型实施例中，单相快速断路器wh
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dskg是采用一种单相快速永磁涡流电磁开关，且其工作原理是采用电磁动作原理，单相快速断路器wh
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dskg包括真空灭弧室1、双稳机构2、分闸储能电容3、合闸储能电容4和控制开关5，双稳机构2通过导线分别与分闸储能电容3、合闸储能电容4和控制开关5连接，双稳机构2分别是由分闸线圈21、涡流盘22和合闸线圈23组成。
61.本实用新型实施例还提供了一种执行针对中压电网的瞬时接地注入电流法选线装置的方法，具体包括以下步骤：
62.s1、当系统发生单相接地故障后，首先通过小电流选线的原理将各支路电流选出并存储，一次各支路电流选出判断时间为20ms；
63.s2、然后瞬时接地注入电流法选线装置通过启动单相快速断路器wh
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dskg，将高阻抗接地变压器wh
‑
jdb接地，此时利用接地变主动向系统冲入电流信号，由于该注入的电流会沿着接地回路传播并最终流入接地故障点，瞬时接地注入电流法选线装置重新对回路各支路零序电流互感器lh电流信号采集并存储，瞬时接地注入电流法选线装置启动单相快速断路器wh
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dskg，通过高阻抗接地变向故障点注入50
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200a，实际电流大小，可根据实际情况进行自由选择，瞬时接地注入电流法选线装置重新采样各回路电流，选出故障回路，开关合闸时间为13.1ms，开关分闸时间为4.08ms，电流注入接地点时间不大于20ms；
64.s3、通过瞬时接地注入电流法选线装置将前后数据进行对比，根据未接地回路电流信号没有变化，而接地回路电流信号变化的特征，瞬时接地注入电流法选线装置自动选出接地回路，通过瞬时接地注入电流法选线装置进行最大增量选线，结合第一次融合法采样的各回路电流值和第二次注入法采样的各回路电流值，判断出零序电流变化最大的回路。
65.本实用新型不受系统接地电流的大小，不受故障相位及消弧线圈因素等影响，直接冲入一定大小的电流信号，同时对电流信号的大小，时间进行控制，以达到不影响接地点的原始状态。
66.由图1所示，本实用新型实施例具体实现方案如下：
67.1、第一次，当线路某一处(如下)出线接地，控制器控制采集各回路的零序电流如下：
68.i
a
、i
b
、i
c
、i
d
、i
e
、i
f
······
n。
69.2、第二次，瞬时接地注入电流法选线装置启动，此时瞬时接地注入电流法选线装置通过接地变和真空断路器向系统内注入零序电流，此电流只会通入接地点，
70.i
a
、i
b
、i
c
、i
d
、i
e
、i
f
······
n。
71.3、通过第二次可得出故障点电流变大，即i
f
变i
f
，且i
f
＝i
f
+i
注入
，只有故障点电流有变化，基本点不变，i
f
和i
注入
电流比较接近。
72.4、停止判断选i
f
回路为接地回路。
73.5、主控制器whdx
‑
zk、隔离开关gl、高阻抗接地变压器wh
‑
jdb、单相快速断路器wh
‑
dskg和电流互感器lh
74.本实用新型实施例中，当配网系统f回路发生接地后，本实用新型主控制器whdx
‑
zk对系统各回路零序电流进行采集、运算、表决得出各回路电流，并得出f回路电流最大，即：i
f
＝i
a
+i
b
+i
c
+i
d
+i
e
，本实用新型确定后，装置投入，注入电流i
k
，然后本实用新型主控制器whdx
‑
zk再次对系统各回路零序电流进行采集、运算、表决得出各回路电流，并得出f回路零序电流最大，即：i
f
＝i
a
+i
b
+i
c
+i
d
+i
e
+i
k
，最后本实用新型主控制器whdx
‑
zk再次对每条回路的零序电流进行对比，装置投入前与投入后进行对比，最后判断变化量最大回路，即：ia、ib、ic、id、ie不变，if变化最大。
75.最后根据这三种判断结合，选出接地回路。
76.本实用新型能够实现精准选线，本实用新型采用融合法、电流注入法、最大增量法原理，做到100％准确选出故障回路，通过采用高压快速开关技术，实现电流快速注入，瞬时脱离，对系统无扰动，本实用新型采用三相五柱结构原理的高阻抗接地变，该接地变利用自身的零序电流励磁通路，实现高阻抗接地。装置高阻抗接地变可直接接地运行，本实用新型选装消弧装置可实现灭弧功能，同时结合全电压监测数据实现对故障信息的记录分析。
77.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
78.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
79.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。