本實用新型涉及配電網故障處理技術領域，尤其涉及一種電網單相接地故障判別、隔離及綜合故障預判裝置。

背景技術：

在配電網中10kV、35kV系統中性點普遍采用不接地方式運行。其中單相接地故障占總故障數的70％以上，其中經過事故查線分析接近93％的接地故障點發生在架空線路。目前電力公司針對此類故障僅通過試停來查找故障線路，因此單相接地事故發生后，為查找故障線路，不可避免地要對正常供電用戶多次反復停電，大大降低了對用戶的供電可靠性。在電力調度規程中規定，在10kV、35kV系統發生接地故障時，電力設備允許在故障環境運行2個小時，但在此期間所有設備的對地電壓升高為線電壓，由此可能進一步擴大為兩點或多點接地(短路)故障，損壞線路中的其他設備，而且接地故障的發生對于人身安全也有危險。

目前普遍采用僅通過試停來查找故障線路的方式，而針對可選擇的斷路器，國內外研究水平大多采用變電站加選線技術，柱上開關的檢測方法采用無方向性檢測，無方向性檢測方式只用零序電流的大小來判斷故障。這種檢測方法最大的問題是，沒有接地故障方向性位置判別，電源側開關沒有分段選擇性。當發生10kV接地故障后，電源側開關直接跳閘，導致全線停電。

另外，在目前的單相接地故障判別并試送流程中，普遍采用“合上負荷開關試送故障線路，當合到故障點后變電站內出線電源開關保護動作跳閘隔離故障”的操作方式。結合運行統計試送線路有30％的失敗率，如果變電站電源開關保護發生故障造成保護拒動，將造成上級保護動作，造成停電范圍的擴大化，并且反復地沖擊故障點的送電行為將對電網設備和供電用戶造成很大的電源沖擊，影響供電可靠性。因此在電力單相或多相故障發生后，進行輸電線路故障預判將大大降低電網事故擴大化的風險。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型考慮將當前普通的10kV、35kV配電線路主開關和線路分段開關改換為加裝了針對接地故障具有判定功能的接地電流方向性判別開關，在發生接地故障時，可以迅速鎖定故障點，瞬間隔離故障區間排除故障。同時，為實現電力故障的預判，本裝置加裝電力故障線上預判設備，可以通過遠方遙控和遙調進行故障線路的預判工作。

本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種電網單相接地故障判別、隔離及綜合故障預判裝置，包括接地故障判斷中心裝置、單相及多相故障預判裝置、輸電線路開關組件及位于輸電線路上的零序電壓檢測器和零序電流檢測器，零序電壓檢測器和零序電流檢測器輸出端與接地故障判斷中心裝置連接，用于向其輸入采集的零序電流和零序電壓信號；接地故障判斷中心裝置輸出端與輸電線路開關組件連接，用于根據零序電流和零序電壓的大小及其相角判斷接地故障發生在電源側或負荷側并在判斷為負荷側故障時控制輸電線路開關斷開；還包括一獨立電源和高壓發生器，獨立電源連接高壓發生器，高壓發生器輸出端與單相及多相故障預判裝置連接，為其提供高壓電源，供其對故障線路進行高壓充電預判，以判斷故障線路的故障類型和是否具備試送能力；單相及多相故障預判裝置與輸電線路開關組件連接，用于在故障線路具備試送能力時閉合輸電線路開關；接地故障判斷中心裝置、單相及多相故障預判裝置通過通訊傳輸裝置與電網調度自動化系統服務器連接，用于向該系統發送相關故障信號、開關動作信號及預判結果并接收系統發來的預判指令。

在配電線路上每個需要安裝主開關和線路分段開關的位置均安裝一個上述裝置，代替原有開關的工作，該裝置的零序電流檢測器和零序電壓檢測器裝在中性點不接地系統的線路上，負責檢測線路中的零序電流和零序電壓，將檢測到的信號輸入接地故障判斷中心裝置內。該裝置對輸入的零序電流和零序電壓進行分析判斷。由于零序電流是充電電流，正常情況下，零序電流相角超前零序電壓90度(受泄露電流的影響，角度偏為60～85度)，接地故障判斷中心裝置內預存零序電流和零序電壓的門檻值，當采集到的零序電流和零序電壓大于門檻值，并且零序電流的相角超前零序電壓0-90度時，判斷為故障點在該裝置內開關的電源側，開關不動作，而一旦零序電流的相角超前零序電壓180-270度時，則判斷為故障點在開關的負荷側，控制開關按相關保護定值時間啟動動作，將故障線路隔離。

導致接地故障引起開關跳閘的原因有很多，有些故障可能只是瞬時發生，故障很快會自動排除。這種情況下，如果繼續等待人工排除故障再送電，會影響供電效率。因此，本實用新型在該裝置中設置綜合故障預判裝置，該裝置由獨立電源供電，并經高壓發生器產生高壓，高壓發生器以類似搖表測試原理對故障線路提供相電壓，以判斷故障線路的故障類型和是否具備試送能力。調度員通過調度自動話系統和通訊傳輸裝置對其進行遠方遙控和遙調，對故障線路進行高壓充電預判，如果預判能夠進行送電，則進行一次開關的操作工作。如果預判不能送電，則進行人工排障。該裝置聯鎖接入配電線路，一次開關與預控線路之間有隔離線路裝置，不會對低壓二次產生高壓泄漏。

優選的，所述的零序電流檢測器為零序電流互感器ZCT。

優選的，所述的零序電壓檢測器為零序電壓互感器ZPD。

進一步，所述的獨立電源由線上PT取電裝置和太陽能電池組成。若線路停電時，可由太陽能電池供電。

進一步，所述的線上PT取電裝置為電子式電壓互感器。

優選的，所述的高壓發生器為直流高壓發生器。

本實用新型的使用可以在發生單相接地故障的瞬間，能夠迅速定位故障點，并切除故障線路段，以保障大多數用戶的正常供電；同時，在故障發生并隔離故障線路后，能對故障線路進行故障預判，并在具備試送電條件時及時送電，提高了送電的效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的組成結構圖；

圖2是本實用新型方向性檢測原理圖；

圖3是本實用新型接入輸電線路后電網正常運行原理圖；

圖4是本實用新型接入輸電線路后用戶1內部故障開關動作原理圖；

圖5是本實用新型接入輸電線路后線路L2段內故障開關動作原理圖；

圖6是本實用新型接入輸電線路后線路L1段內故障開關動作原理圖；

圖中，ZCT、零序電流互感器，ZPD、零序電壓互感器，R、接地故障判斷中心裝置。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施進行詳細說明。

如圖1所示，本實用新型所述的電網單相接地故障判別、隔離及綜合故障預判裝置內含兩個判斷系統，其一是單相接地故障判別及隔離系統，其二是綜合故障預判系統。單相接地故障判別及隔離系統首先包括一用于執行判斷控制功能的接地故障判斷中心裝置(即智能控制器)，另外還包括位于輸電線路上的零序電流檢測器、零序電壓檢測器和輸電線路開關組件(參考圖2)，零序電流檢測器采用零序電流互感器ZCT，零序電壓檢測器采用零序電壓互感器ZPD，兩個檢測器與接地故障判斷中心裝置的輸入端連接，將采集到的線路上的零序電流和零序電壓值傳送給中心裝置。接地故障判斷中心裝置輸出端與輸電線路開關的控制端連接。接地故障判斷中心裝置根據方向性檢測原理(如圖2)及方向性的相位特性(正常情況，零序電流相角超前零序電壓60-85度)，判斷故障點是在開關的負荷側還是電源側，只有認定為故障發生在負荷側時，才向輸電線路開關發送跳閘信號，將開關斷開，切除開關之后的故障線路，從而盡可能縮小停電范圍。接地故障判斷中心裝置還連接有一通訊傳輸裝置，通過該裝置將故障信號和開關動作信號傳遞給電網調度系統，供調度員及時查看故障信息，鎖定故障點。

綜合故障預判系統包括單相及多相故障預判裝置及為其提供高壓電源的獨立電源和高壓發生器，獨立電源由線上PT取電裝置和太陽能電池組成，其中線上PT取電裝置采用電子式電壓互感器，兩電源形成互補，保證預判系統的電能供應。獨立電源經高壓發生器與單相及多相故障預判裝置連接，為線路提供高電壓。所述高壓發生器采用直流高壓發生器。單相及多相故障預判裝置也與通訊傳輸裝置連接，接受電網調度自動化系統的指令。故障發生后，調度員通過電網調度自動化系統對該裝置進行遙控，接到預判指令后，高壓發生器采用搖表測試原理對故障線路進行高壓充電預判，如果預判能夠進行送電，則閉合輸電線路開關送電。單相及多相故障預判裝置聯鎖接入輸電線路，其操作控制不會對無故障線路產生影響，保證了輸電線路的穩定運行。

圖3-6為裝入本實用新型所述裝置后輸電線路正常運行及各種故障類型下開關動作原理圖。圖中，各矩形框代表本實用新型內含的輸電線路開關組件，分為設在架空線路上的線路分段開關K_分段和設在用戶進線上的K_用戶，空心矩形代表開關合入狀態，實心矩形代表開關斷開狀態，L代表10kV架空線路，代表單相接地故障點。圖4所示是在用戶1進線上發生單相接地故障，離故障點最近的K_用戶1檢測到故障點位于其負荷側，執行分閘動作，將該線路與主線路隔離，其他線路正常運行。圖5所示是在架空線路L2上發生單相接地故障，K_分段3判斷故障位于其電源側，不動作，而K_分段2判斷故障位于其負荷側，執行分閘動作，將后面的線路與主線路隔離，前方線路正常運行。圖6所示是在架空線路L1上發生單相接地故障，K_分段1檢測到故障位于其負荷側，執行分閘動作，將后方線路切除。由此，可保證切除最小范圍的故障線路，保證其他線路的正常運行。