基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置及方法与流程

1.本发明涉及电力工程技术领域，尤其涉及一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置及方法。


背景技术：

2.中性点经消弧线圈接地和中性点不接地方式为配电网主要接地方式，发生单相接地故障后，三相线电压幅值和相位保持不变，可带故障运行1-2小时，供电可靠性高，但是长时间带故障运行，单相接地故障可能演变为更加严重的短路故障，及时找出故障线路和故障点尤为重要。
3.从上个世纪80年代起，我国逐步开始研究单相接地故障选线、定位问题，陆续推出了一些选线、定位设备。随着对单相接地故障问题的深入研究，选线、定位技术发展较为迅速，设备也层出不穷，一些智能化水平较高的变电站逐步开始应用自动化选线、定位设备。虽然选线、定位设备制造商声称准确率已经达100％，但据工程现场反映，设备的实际应用效果欠佳，错判、漏判现象时有发生。在很多供电公司的配电网中，一些选线、定位设备甚至装而不用，弃用率较高。
4.为进一步了解配电系统单相接地故障选线、定位技术的工程现状，客观、全面地分析各类技术的实际应用情况，以国内供电单位和其它单位的相关工程技术专家为调查对象，结合所需要的相关信息，本技术设计了选线、定位技术工程应用现状的调查问卷。通过统计、梳理和归纳相关反馈信息，本技术将这类技术的工程应用现状进行了总结：
5.1、在故障选线方面，供电公司主要采用暂态电流比较法、暂态零模电流方向比较法、暂态能量法、暂态波形比较法、调节消弧线圈电感值选线法、注入电流信号法和消弧线圈短时并联电阻法等。
6.2、发生高电阻接地故障或者故障发生在相电压近零时，暂态过程不明显，暂态电流比较法、暂态零模电流方向比较法、暂态能量法和暂态波形比较法易出现误判断情况。
7.3、在高阻接地故障和断线的情况下，调节消弧线圈电感值选线法无法使故障线路零序电流产生较大变化，可能出现无法判别故障线路的情况。
8.4、注入电流信号选线法的注入能量受限，尤其在高阻接地故障时，所有线路对地分布电容和消弧线圈会对注入电流进行分流，故障线路和正常线路的电流注入量差异不明显，可能不动作或者误动作。把故障线路停电后，运维人员才能使用注入电流定位法判断故障区间。
9.5、消弧线圈短时并联电阻法准确率较高，但易受高阻和弧光接地故障等影响，不能保证100％的准确率，仍需进一步解决选线、定位信号不明显等问题。
10.授权公告号为cn 107966633 b，名称为一种供电系统的配电网单相接地故障线路快速判断方法及系统，以下简称第一对比文件d1。
11.授权公告号为cn 108872791 b，名称为小电阻接地配电网的单相高阻接地故障识别以及保护方法，以下简称第二对比文件d2。
12.授权公告号为cn 107276050 b，名称为一种配电网中性点电阻接地方式分区式故障处理方法，以下简称第三对比文件d3。
13.授权公告号为cn 109917230 b，名称为中性点含电阻接地配电网接地故障监测保护一体化方法，以下简称第四对比文件d4。
14.授权公告号为cn 108594071 b，名称为一种中性点小电阻接地配网的单相接地故障检测方法，以下简称第五对比文件d5。
15.申请公布号为cn 113504437 a，名称为一种中性点小电阻接地配电网单相接地故障区间辨识方法，以下简称第六对比文件d6。
16.与d1对比：
17.经过研究，发明人认为d1的本质是：系统发生单相接地故障后，jz把故障相母线进行金属性接地，利用线路零序电流的变化，实现选线、消弧。经过石家庄供电公司长期考察，该方法存在以下缺点：(1)该装置缺少选错故障相的防护及校正方法，当jz选错故障相时，会把非故障相母线接地，造成两相短路，线路直接跳闸；(2)选相正确前提下，jz把故障相母线接地时，系统也会产生很大的冲击电流，危及配网绝缘薄弱环节，严重情况下可能烧毁线路设备。
18.本技术技术方案的本质：系统发生单相接地故障后，智能控制装置zk利用k1或k2或k3把故障相母线经大电阻r＝2000ω接地，利用各线路首端零序电流的变化实现选线，利用故障线路上的各级开关处的零序电流实现故障定位。选相正确前提下，r＝2000ω也能够抑制合闸产生的冲击电流，保护配网设备。即使选错母线侧故障相，造成系统两相短路，在r＝2000ω的抑制下，系统的短路电流很小。与d1对比，本技术能够实现选相错误的防护及校正、抑制冲击电流、选线、定位功能，但d1仅能实现选线、消弧。
19.与d2对比：
20.d2仅能应用在中性点经小电阻接地配电系统(属于大电流接地配电系统)中。本技术的技术方案应用在中性点经消弧线圈接地系统、中性点不接地系统(属于小电流接地配电系统)，使用场景和应用的系统不同。
21.与d3对比：
22.d3仅能应用在中性点经中电阻接地配电系统中。本技术的技术方案应用在中性点经消弧线圈接地系统、中性点不接地系统(属于小电流接地配电系统)，使用场景和应用的系统不同。
23.与d4对比：
24.d4仅能应用在中性点经电阻接地配电系统中。本技术的技术方案应用在中性点经消弧线圈接地系统、中性点不接地系统(属于小电流接地配电系统)，使用场景和应用的系统不同。
25.与d5、d6对比：
26.d5、d6仅能应用在中性点经小电阻接地配电系统(属于大电流接地配电系统)中。本技术的技术方案应用在中性点经消弧线圈接地系统、中性点不接地系统(属于小电流接地配电系统)，使用场景和应用的系统不同。
27.现有技术问题及思考：
28.如何解决在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障的技术问题。


技术实现要素：

29.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置及方法，解决在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障的技术问题。
30.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括控制器、第一至第三断路器和选线电阻r，选线电阻r的阻值为1.6k～3k欧姆，所述控制器与用于获得二次侧开口三角电压的电压互感器电连接，控制器与用于获得馈线首端零序电流的零序电流互感器电连接，控制器的控制端分别与第一断路器的控制端、第二断路器的控制端和第三断路器的控制端电连接，第一断路器上端接母线的a相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的a相线与地线导通或者断开，第二断路器上端接母线的b相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的b相线与地线导通或者断开，第三断路器上端接母线的c相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的c相线与地线导通或者断开。
31.进一步的技术方案在于：还包括用于获得选线电阻r侧电流的电流互感器以及选相错误的防护及校正模块，控制器与电流互感器电连接；所述选线电阻r的电阻值为2k欧姆，所述控制器、第一至第三断路器、选线电阻r和电流互感器形成开关柜；选相错误的防护及校正模块为程序模块，用于电流互感器获得选线电阻r侧的电流信息并发往控制器，所述电流信息即两相短路电流，控制器获得电流信息，当电流信息超过短路电流预警值时，获知选相错误，控制器控制相应的断路器断开；所述短路电流预警值20a。
32.进一步的技术方案在于：还包括运行于控制器上的故障选线模块，故障选线模块为程序模块，用于控制器控制第一至第三断路器的开断状态，控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，控制器利用pt实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，判断并获得配电网单相接地的故障相，故障相为母线的a相、b相或者c相，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成各馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器发出动作信号，闭合故障相对应的断路器，并获得所有馈线首端零序电流，生成各馈线首端第二状态的零序电流信息，控制器将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，当一条馈线首端的第一状态的零序电流大于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线发生单相接地故障，当一条馈线首端第一状态的零序电流小于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线未发生单相接地故障，生成并获得故障线路的信息。
33.进一步的技术方案在于：还包括运行于控制器上的故障定位模块，控制器与馈线上所有开关处的零序电流互感器电连接，可获得馈线上所有开关处的零序电流，故障定位模块为程序模块，用于控制器获得故障线路信息后，控制器根据故障线路上所有开关处的零序电流，对比每一开关处的零序电流，当一个开关处的零序电流不同于其上一级开关处的零序电流时，获知该开关与上一级开关区间为故障发生区间，生成并获得故障发生区间的信息；所述配电网不平衡度极限阈值为15v，所述馈线首端第一状态的零序电流包括第一至第n馈线首端的零序电流i
01
～i
0n
，所述馈线首端第二状态的零序电流包括第一至第n馈线首端的零序电流i'
01
～i'
0n
。
34.进一步的技术方案在于：故障定位模块，还用于控制器获得故障发生区间信息后，
控制器断开故障相对应的断路器。
35.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的方法，基于上述装置，包括故障选线步骤，控制器控制第一至第三断路器的开断状态，控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，控制器利用pt实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，判断配电网单相接地的故障相，故障相为母线的a相、b相或者c相，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器闭合故障相对应的断路器，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第二状态的零序电流信息，控制器将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，当一条馈线首端第一状态的零序电流大于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线发生单相接地故障，当一条馈线首端第一状态的零序电流小于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线未发生单相接地故障，生成并获得故障线路的信息。
36.进一步的技术方案在于：还包括选相错误的防护及校正步骤和位于故障选线步骤后的故障定位步骤，选相错误的防护及校正步骤，电流互感器获得选线电阻r侧的电流信息并发往控制器，所述电流信息即两相短路电流，控制器获得电流信息，当电流信息超过短路电流预警值时，获知选相错误，控制器控制相应的断路器断开，所述短路电流预警值20a；故障定位步骤，当控制器获得故障线路信息后，控制器获得故障线路上所有开关处的零序电流，对比每一开关处的零序电流，当一个开关处的零序电流不同于其上一级开关处的零序电流时，获知该开关与上一级开关为故障发生区间，生成并获得故障发生区间的信息，控制器控制与故障相对应的断路器断开。
37.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括上述故障选线模块，所述计算机程序被处理器执行时实现上述相应的步骤。
38.进一步的技术方案在于：所述计算机程序还包括上述故障定位模块，所述计算机程序被处理器执行时实现上述相应的步骤。
39.进一步的技术方案在于：所述计算机程序还包括上述选相错误的防护及校正模块，所述计算机程序被处理器执行时实现上述相应的步骤。
40.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
41.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括控制器、第一至第三断路器和选线电阻r，选线电阻r的阻值为1.6k～3k欧姆，所述控制器与用于获得二次侧开口三角电压的电压互感器电连接，控制器与用于获得馈线首端零序电流的零序电流互感器电连接，控制器的控制端分别与第一断路器的控制端、第二断路器的控制端和第三断路器的控制端电连接，第一断路器上端接母线的a相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的a相线与地线导通或者断开，第二断路器上端接母线的b相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的b相线与地线导通或者断开，第三断路器上端接母线的c相线，下端经选线电阻r与接地铜排电连接并使得母线的c相线与地线导通或者断开。该技术方案，其通过控制器、第一至第三断路器和选线电阻r等，实现在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障。
42.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的方法，基于上述装置，包括故
障选线步骤，控制器控制第一至第三断路器的开断状态，控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，控制器利用pt实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，判断配电网单相接地的故障相，故障相为母线的a相、b相或者c相，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器闭合故障相对应的断路器，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第二状态的零序电流信息，控制器将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，当一条馈线首端第一状态的零序电流大于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线发生单相接地故障，当一条馈线首端第一状态的零序电流小于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线未发生单相接地故障，生成并获得故障线路的信息。该技术方案，其通过故障选线步骤，实现在配电网单相接地故障中判断一条出线线路发生故障。
43.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括上述故障选线模块，所述计算机程序被处理器执行时实现上述相应的步骤。该技术方案，其通过故障选线模块等，实现在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障。
44.详见具体实施方式部分描述。
附图说明
45.图1是本发明实施例1的原理框图；
46.图2是本发明中开关柜的接线图；
47.图3是本发明中故障线路的接线图；
48.图4是本发明中配电系统的简易接线图；
49.图5是本发明中故障线路首端零序电流变化的屏幕截图；
50.图6是本发明中正常线路首端零序电流变化的屏幕截图；
51.图7是本发明中故障点前后开关处的零序电流对比的屏幕截图。
具体实施方式
52.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
53.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
54.实施例1：
55.如图1所示，本发明公开了一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括控制器、第一至第三断路器、选线电阻r和电流互感器以及故障选线模块、故障定位模块和选相错误的防护及校正模块，所述选线电阻r的电阻值为2000欧姆，所述控制器、第
一至第三断路器、选线电阻r和电流互感器形成开关柜。
56.电流互感器用于获得选线电阻r侧电流，控制器与电流互感器电连接。
57.控制器的控制端分别与第一断路器的控制端、第二断路器的控制端和第三断路器的控制端电连接，是指控制器的控制端与第一断路器的控制端电连接，控制器的控制端与第二断路器的控制端电连接，控制器的控制端与第三断路器的控制端电连接。
58.第一断路器、第二断路器和第三断路器分别与选线电阻r的一端电连接，选线电阻r的另一端电连接至地线。
59.故障选线模块为运行于控制器上的程序模块，用于控制器控制第一至第三断路器的开断状态，控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，利用pt，控制器实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，判断配电网单相接地的故障相，故障相为母线的a相、b相或者c相，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成各馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器发出动作信号，闭合故障相对应的断路器，并获得所有馈线首端零序电流，生成各馈线首端第二状态的零序电流信息，控制器将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，当一条馈线首端的第一状态的零序电流大于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线发生单相接地故障，当一条馈线首端第一状态的零序电流小于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线未发生单相接地故障，生成并获得故障线路的信息。配电网不平衡度极限阈值为15v，所述馈线首端第一状态的零序电流包括第一至第n馈线首端的零序电流i
01
～i
0n
，所述馈线首端第二状态的零序电流包括第一至第n馈线首端的零序电流i'
01
～i'
0n
。
60.故障定位模块为运行于控制器上的程序模块，用于控制器获得故障线路信息后，控制器根据故障线路上所有开关处的零序电流，对比每一开关处的零序电流，当一个开关处的零序电流不同于其上一级开关处的零序电流时，获知该开关与上一级开关区间为故障发生区间，生成并获得故障发生区间的信息，控制器断开故障相对应的断路器。
61.选相错误的防护及校正模块为程序模块，用于电流互感器获得选线电阻r侧的电流信息并发往控制器，所述电流信息即两相短路电流，控制器获得电流信息，当电流信息超过短路电流预警值时，获知选相错误，控制器控制相应的断路器断开。
62.所述短路电流预警值20a。
63.其中，控制器、第一至第三断路器本身以及相应的通信连接技术为现有技术，第一至第三断路器、选线电阻和电流互感器形成开关柜，开关柜采用型号为kyn28a-12系列金属铠装移开式开关柜，在此不再赘述。
64.控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，利用pt，控制器实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，判断配电网单相接地的故障相，该技术为现有技术在此不再赘述。
65.本技术的发明点在于，发明人发现将选线电阻r的电阻值取为2000欧姆，系最佳效果的技术参数。
66.实施例1使用时接线说明：
67.如图1所示，实施例1的装置包括控制器、第一至第三断路器、选线电阻r和电流互感器以及故障选线模块、故障定位模块和选相错误的防护及校正模块。
68.如图2所示，使用时将实施例1的装置接入电力系统。
69.第一断路器上端接母线的a相线，下端与选线电阻r电连接，并经过选线电阻r与接地铜排相连接，可使得母线的a相线与地线导通或者断开，第二断路器上端接母线的b相线，下端与选线电阻r电连接，并经过选线电阻r与接地铜排相连接，可使得母线的b相线与地线导通或者断开，第三断路器上端接母线的c相线，下端与选线电阻r电连接，并经过选线电阻r与接地铜排相连接，可使得母线的c相线与地线导通或者断开。
70.所述控制器与用于获得二次侧开口三角电压的电压互感器电连接，控制器与用于获得电阻侧电流的互感器电连接，控制器与用于获得馈线首端零序电流的零序电流互感器电连接，控制器与用于获得出线线路上开关处零序电流的零序电流互感器电连接。
71.母线、用于获得二次侧开口三角电压的电压互感器、用于获得馈线首端零序电流的零序电流互感器和用于获得出线线路上开关处零序电流的零序电流互感器为电力系统原有设备为现有技术在此不再赘述。
72.如图2所示，第一断路器即开关k1，第二断路器即开关k2，第三断路器即开关k3，控制器即智能控制装置zk，电压互感器简称pt，电流互感器简称ct，零序电流互感器简称零序ct。
73.其通过控制器、第一至第三断路器和选线电阻r，能够实现在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障。
74.通过故障选线模块的方法步骤，可以更加高效和准确的找出故障线路。
75.通过故障定位模块的方法步骤，可以更加高效和准确的找出故障区间，判断更精准，便于进一步缩小检修工作范围。
76.实施例2：
77.本发明公开了一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的方法，基于实施例1的装置，包括如下步骤：
78.故障选线步骤，控制器控制第一至第三断路器的开断状态，控制器获得pt二次侧开口三角电压，当pt二次侧开口三角电压大于配电网不平衡度极限阈值时，利用pt，控制器实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，控制器判断配电网单相接地的故障相，故障相为母线的a相、b相或者c相，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器闭合故障相对应的断路器，控制器获得所有馈线首端零序电流并生成馈线首端第二状态的零序电流信息，控制器将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，当一条馈线首端第一状态的零序电流大于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线发生单相接地故障，当一条馈线首端第一状态的零序电流小于相应馈线首端第二状态的零序电流时，控制器获知该馈线未发生单相接地故障，生成并获得故障线路的信息。
79.故障定位步骤，当控制器获得故障线路信息后，控制器获得故障线路上所有开关处的零序电流，对比每一开关处的零序电流，当一个开关处的零序电流不同于其上一级开关处的零序电流时，获知该开关与上一级开关为故障发生区间，生成并获得故障发生区间的信息，控制器控制与故障相对应的断路器断开。
80.选相错误的防护及校正步骤，电流互感器获得选线电阻r侧的电流信息并发往控制器，所述电流信息即两相短路电流，控制器获得电流信息，当电流信息超过短路电流预警
值时，获知选相错误，控制器控制相应的断路器断开。
81.所述短路电流预警值20a。
82.实施例3：
83.本发明公开了一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置，包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包故障选线模块、故障定位模块和选相错误的防护及校正模块，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例2中相应的步骤。
84.实施例4：
85.实施例4不同于实施例1之处在于，去掉故障定位模块和选相错误的防护及校正模块。
86.一种基于故障相母线经大电阻接地判别故障线路的装置包括控制器、第一至第三断路器和选线电阻r以及故障选线模块，所述选线电阻r的电阻值为2000欧姆，所述控制器、第一至第三断路器和选线电阻r形成开关柜。
87.其他雷同部分不再赘述。
88.该技术方案可以较高效、较准确的获知哪一条出线线路发生故障，其与现有技术相比，实现了改进，存在明显的区别，解决了本技术所要解决的技术问题。故发明人认为该技术方案也属于本技术的保护范围。
89.实施例5：
90.实施例5不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为1.6k欧姆的电阻。
91.实施例6：
92.实施例6不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为1.8k欧姆的电阻。
93.实施例7：
94.实施例7不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为2.2k欧姆的电阻。
95.实施例8：
96.实施例8不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为2.4k欧姆的电阻。
97.实施例9：
98.实施例9不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为2.7k欧姆的电阻。
99.实施例10：
100.实施例10不同于实施例1之处在于，选线电阻r是电阻值为3k欧姆的电阻。
101.实施例5至实施例10的技术方案，虽然不是最佳，但是也能够较好地解决本技术所要解决的技术问题。故发明人认为该技术方案也属于本技术的保护范围。
102.本技术的发明点有两项：
103.1、系统发生单相接地故障后，控制器即智能控制装置zk利用开关k1或k2或k3把故障相母线经大电阻r接地，采用各线路首端零序电流变化实现选线，采用故障点上、下级开关处的零序电流不同原理，实现故障定位。
104.2、r选取阻值为2000ω的大电阻，选相正确前提下，r＝2000ω也能够抑制分合开关k1或k2或k3产生的冲击电流，保护配网设备。即使k1或k2或k3选错故障相，造成系统两相短路，在r＝2000ω的抑制下，系统的短路电流很小。本技术能够实现选相错误的防护及校正、抑制冲击电流、选线、定位功能。
105.技术方案说明：
106.3.1装置介绍
107.如图2所示，本技术装置的工作元件主要包括开关k1、k2、k3、电阻r、电流互感器ct以及智能控制装置zk。电阻r＝2000ω，主要用于单相接地故障选线、定位和抑制冲击电流。智能控制装置zk可实时监测电压互感器(简称pt)、电流互感器ct和零序电流互感器(简称零序ct)二次侧电压和电流信息，用于故障信号的汇总、分析以及发出开关k1、k2、k3动作指令。装置宜在变电站每一段10kv母线配置一台，通过电缆进线方式与系统主母线搭接或通过电缆进线方式经备用馈线柜与系统主母线搭接。
108.如图2所示，中性点接地变压器、消弧线圈、pt和零序ct均为线路自有设备，无需新装。
109.装置外形尺寸：宽*深*高为：1000mm*2000mm(不含前后门)*2300mm；进线柜外形尺寸：宽*深*高为：500mm*2000mm(不含前后门)*2300mm；装置控制屏外形尺寸：宽*深*高为：800mm*600mm*2360mm；户外箱外形尺寸：宽*深*高为：2300mm*3000mm*3000mm。
110.本技术的装置采用kyn28a-12系列金属铠装移开式开关柜：开关柜由固定的柜体和可移开部件(简称手车)两大部分组成，开关柜为全封闭式结构，柜体采用敷铝锌板，并将开关柜分隔为四个完全封闭、分隔的独立小室：断路器室、主母线室、电缆室、仪表室。所有运行操作全部在开关柜大门外进行，有效保证设备和人身的安全。装置采用防爆结构：断路器室、主母线室、电缆室等所有高压带电间隔，全部设有独立的过压释放通道，具备完善的阻止内部故障燃弧功能，即俗称“防爆功能”，保证设备和人身的安全可靠。
111.装置采用户外(户外箱)安装方式，由于本装置现场柜体统一为水泥间隔方式，无法与其拼柜，柜体采用户外箱电缆下进线方式与系统主母线搭接，根据现场实际情况，采用一次电缆通过电缆沟直接引至系统母线。ct和零序ct的变比为50/1a，准确度为0.5级，接线和极性要正确。pt及零序ct无需变动，使用原变电站系统中的设备即可。
112.3.2故障选线流程
113.配电网正常运行时，开关k1、k2和k3处于断开状态。配电网的不平衡度极限阈值设为15％，智能控制装置zk发现pt二次侧开口三角电压3u0大于15v时，可认定配电网发生单相接地故障。
114.(1)发生接地故障后，智能控制装置zk利用零序ct，迅速记录各馈线首端零序电流i
01
至i
0n
(假设母线侧有八条出线)。
115.(2)智能控制装置zk利用pt实时监测中性点偏移电压和三相电压状态，在保证正确选相的前提下，智能控制装置zk快速发出动作指令，闭合开关k1或k2或k3，将故障相母线经电阻r短时接地。此时，装置zk迅速记录各馈线首端零序电流i'
01
至i'
0n
。
116.(3)智能控制装置zk分别对比i
01
和i'
01
、i
02
和i'
02
···i0n
和i'
0n
，零序电流减小的线路为故障线路，零序电流增大、或者不变的线路为正常线路。
117.3.3故障定位流程
118.智能控制装置zk选出故障线路后，迅速记录故障线路上所有开关(开关8#至开关1678#)处的零序电流i
08
至i
01678
。
119.对比故障线路上所有开关处的零序电流，故障点前的零序电流i
01542
与故障点后的零序电流i
01678
不同，据此可判断故障发生区间。
120.(3)选线、定位完成后，智能控制装置zk快速发出动作指令，断开开关k1或k2或k3，实现智能控制装置zk自动复位。在断开开关k1、k2或k3时，高值电阻r可抑制开关动作过程产生的暂态过电流，保护配电网设备安全。最后，待工作人员排除故障后，可恢复供电。
121.3.4选相错误的防护及校正方法
122.在高阻以及弧光性单相接地故障中，配电网各类选相方法的准确性较低。运用本装置进行故障选线时，错误选相操作可能导致相间短路故障，为此，本装置采取大电阻r实现选相错误防护及校正。智能控制装置zk闭合开关k1(或k2或k3)，把母线a(或b或c)经电阻r接地后，通过ct监测流过电阻r的两相短路电流，可确认选相的正确性。以a相单相接地误选为b相为例，线路上发生a相单相接地故障，当智能控制装置zk合闸k2时，会把b相母线经过电阻r接地，此时实际接地相为a，会导致a、b两相经电阻r相间短路接地。利用ct，智能控制装置zk监测到流过电阻r的两相短路电流后，确认选相错误，立即将b相的k2打开，继续尝试与其他相别k3(或k1)合闸，重复上述过程，直至选相正确，最终正确地将故障相a相母线经过电阻r接地。在选相错误的校正过程中，大电阻r能够有效抑制错误选相导致的两相短路电流，防止故障扩大化，有效实现选错相时的安全防护。相间短路电流最大不超过20a，既不会对线路设备造成很大危害，又足以被监测ct出来。
123.本技术保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
124.在仿真软件matlab中，仿照10kv配电网，搭建了选线、定位装置在中性点经消弧线圈接地配电系统的仿真模型。模型包括
△
/y联结的110kv/10kv主变，消弧线圈l，选线装置和十二条出线。主变10kv侧中性点上接消弧线圈l，选线装置的电阻r通过电缆进线方式与系统主母线搭接，母线上连接有十二条出线。
125.如图4所示，出线1至出线8为电缆-架空线混合线路，出线9至出线12为纯电缆线路。r为2000ω电阻，rd为过渡电阻，l为消弧线圈。
126.如图5和图6所示，假设高阻性单相接地故障发生在第12条电缆线路的a相，故障发生0.3s后，快速闭合故障a相母线开关k1，进行故障选线与定位。
127.由图5和图6可知，对比单相接地故障与投入电阻r后，故障线路首端的零序电流由0.75a减小至0.4a，零序电流减小，正常线路首端的零序电流由0.21a增大至1.53a，零序电流增大，据此可选出故障线路。
128.如图7所示，在故障定位方面，利用配网开闭所终端设备dtu、配网馈线终端设备ftu等装置可采集故障线路上所有开关处的零序电流，投入选线电阻r后，故障点前后开关的零序电流对比。
129.由图7可知，投入电阻r后，故障点前开关处的零序电流为0.4a，故障点后开关处的零序电流为0.7a,据此可判断故障区间。
130.本技术装置选相错误及纠正过程：当系统发生单相接地时，智能控制装置zk通过检测流过电阻r的电流，可以快速判断装置合闸的正确性。如若出现合闸错误，可将合错的开关断开，依次重新合闸，达到选相错误后的纠错目的。大电阻r可以抑制因合闸错误而造成的系统相间短路电流。不管是瞬时性接地还是永久性接地，本装置都具有选相容错、纠错能力。(第一次判相并发出合闸指令，将对应故障相接地开关开关k1或k2或k3合闸，此过程约为70ms，若发现合闸错误，则打开接地开关，依次合闸其他母线接地开关开关k2或k3，此过程约为140ms)。选相错误时，由于存在2000欧的电阻，所以短路电流不超过100a，不会引
起继电保护动作。此动作逻辑不需电网现有保护配合。
131.装置包括控制器、第一至第三断路器、选线电阻和电流互感器，选线电阻的电阻值为1.6k～3k欧姆；方法包括控制器获得配电网单相接地的故障相，获得所有馈线首端零序电流并生成各馈线首端第一状态的零序电流信息，控制器闭合故障相母线对应的断路器，获得各馈线首端零序电流并生成相应馈线首端第二状态的零序电流信息，将各馈线首端第一状态的零序电流与相应馈线首端第二状态的零序电流对比，获知哪馈线线路发生故障；其通过控制器、第一至第三断路器和选线电阻r等，实现在配电网单相接地故障中判断哪条出线线路发生故障。
132.目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的较小规模试验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已开始着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。