專利名稱：配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)電力部門統(tǒng)計(jì)資料表明，約80%以上的用戶停電是由于配電網(wǎng)故障造成的， 現(xiàn)有的IOKV配電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分支眾多、分布區(qū)域廣等特點(diǎn)，如在發(fā)生單相接地故障 時(shí)，必須依靠變電站的選線裝置或者運(yùn)行工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)選中和隔離整條線路，然后 人工進(jìn)行逐段的排查并隔離故障段，顯然此方法會(huì)照成全線大面積停電，并不能迅速的隔 離該線路的故障段，同樣也浪費(fèi)大量人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種配電網(wǎng)單相接地故 障隔離系統(tǒng)及方法，該方法在選線成功的前提下，可以將線路發(fā)生單相接地故障的故障段 隔離，并恢復(fù)非故障段的供電。本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)包括變電站和連接于所述變電站的至少一條架空線路，在所述架空線路的 始端設(shè)置有用于隔離所述架空線路的出口斷路器，從所述架空線路的始端到末端依次分布 有若干自動(dòng)開關(guān)，所述若干自動(dòng)開關(guān)將架空線路分隔成不同的線路區(qū)段；在每個(gè)自動(dòng)開關(guān) 的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感器，對(duì)應(yīng)每個(gè)自動(dòng)開關(guān)均配置有一可與變電站通 訊的遙控終端，所述遙控終端用于控制所述自動(dòng)開關(guān)投入和分間，且兩側(cè)的零序電壓互感 器的零序電壓信號(hào)輸送至遙控終端內(nèi)。所述系統(tǒng)包括至少兩條架空線路，該兩條架空線路的末端用一聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接形成 回路，在所述聯(lián)絡(luò)開關(guān)的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感器，對(duì)應(yīng)該聯(lián)絡(luò)開關(guān)也配 置有一用于控制所述聯(lián)絡(luò)開關(guān)投入和分間的遙控終端，其兩側(cè)的零序電壓互感器的零序電 壓信號(hào)輸送至該遙控終端內(nèi)。所述零序電壓互感器的副繞組部分除了零序電壓輸出端，還設(shè)置有三相電源輸出 端，作為所述自動(dòng)開關(guān)和遙控終端的工作電源。本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)單相接地故障隔離的方法，所采用的技術(shù)方案是當(dāng)架 空線路的線路區(qū)段發(fā)生單相接地故障時(shí)，隔離其故障段包括以下步驟A 首先斷開該條架空線路的出口斷路器，使各個(gè)線路區(qū)段上的自動(dòng)開關(guān)均失壓分 閘；B 重合出口斷路器，各個(gè)遙控終端在得電后依次延時(shí)投入對(duì)應(yīng)的自動(dòng)開關(guān)并檢測(cè) 自動(dòng)開關(guān)合閘前后是否有零序電壓產(chǎn)生；若在自動(dòng)開關(guān)合閘前的第一確認(rèn)時(shí)間和合閘后的 第二確認(rèn)時(shí)間均沒有檢測(cè)到零序電壓，則繼續(xù)投入下一個(gè)自動(dòng)開關(guān)；若在自動(dòng)開關(guān)合閘前 的第一確認(rèn)時(shí)間沒有檢測(cè)到零序電壓，而在自動(dòng)開關(guān)合閘后的第二確認(rèn)時(shí)間檢測(cè)到零序電 壓，則單相接地故障在該自動(dòng)開關(guān)的負(fù)荷側(cè)；
C:如果檢測(cè)到故障段在負(fù)荷側(cè)，則對(duì)應(yīng)的遙控終端控制該自動(dòng)開關(guān)分閘并閉鎖， 下一個(gè)自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生瞬時(shí)電壓閉鎖而不投入，從而隔離了單相接地故障區(qū)段。在上述的步驟A中由變電站的選線裝置自動(dòng)斷開所述出口斷路器，或者由工作人 員手動(dòng)斷開所述出口斷路器本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使線路維護(hù)人員非常方便的查找故障點(diǎn)，大大縮短 了停電時(shí)間和減輕線路維護(hù)人員的工作強(qiáng)度。在隔離單相接地故障的過(guò)程中，遙控終端僅 根據(jù)各自動(dòng)開關(guān)投入前后線路零序電壓的狀態(tài)，就可確定單相接地故障點(diǎn)的位置并閉鎖隔 離故障點(diǎn)。該單相接地故障的處理與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，這樣就保證了該單相接地故障 處理的可靠性和實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明中零序電壓互感器的接線示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的系統(tǒng)示意圖；圖4是實(shí)施例一中遙控終端內(nèi)部處理器的控制流程圖；圖5是圖4中單相接地保護(hù)程序的具體流程圖；圖6是實(shí)施例二中聯(lián)絡(luò)開關(guān)處的遙控終端內(nèi)部處理器的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例中的配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)包括變電站(圖中未示 出)和連接于所述變電站的若干條架空線路，以線路一和線路二為例，在所述架空線路的 始端設(shè)置有用于隔離所述架空線路的出口斷路器DL，從所述架空線路的始端到末端依次分 布有若干自動(dòng)開關(guān)PVS，所述若干自動(dòng)開關(guān)PVS將架空線路分隔成不同的線路區(qū)段(如圖中 的A、B、C、D段)；在每個(gè)自動(dòng)開關(guān)PVS的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感器PT，對(duì) 應(yīng)每個(gè)自動(dòng)開關(guān)PVS均配置有一可與變電站通訊的遙控終端RTU，所述遙控終端RTU用于控 制所述自動(dòng)開關(guān)PVS的投入和分閘，且兩側(cè)的零序電壓互感器PT的零序電壓信號(hào)輸送至遙 控終端RTU內(nèi)；單相接地故障處理依靠配網(wǎng)自動(dòng)化中的自動(dòng)開關(guān)PVS、遙控終端RTU和零序 電壓互感器PT的相互配合完成。上述零序電壓互感器PT的接線情況如圖2所示，它不僅檢測(cè)輸出單相接地故障信 號(hào)，其中副繞組部分的a、b、c、n端為三相電源輸出端，提供自動(dòng)開關(guān)PVS和遙控終端RTU的 工作電源。在發(fā)生單相接地故障時(shí)零序電壓互感器PT的nl、n2端輸出一個(gè)零序電壓，其電 壓幅值與單相接地故障的接地電阻成反比，而遙控終端RTU檢測(cè)該零序電壓做為單相接地 故障的判句之一。下面就具體例子詳細(xì)說(shuō)明本系統(tǒng)隔離故障的過(guò)程，各部件以圖中的代號(hào)表示在正常情況下，各個(gè)分段點(diǎn)的自動(dòng)開關(guān)均已投入，如“線路一”和“線路二”都處于 正常工作狀態(tài)。發(fā)生單相接地故障時(shí)全系統(tǒng)的RTU均能檢測(cè)到零序電壓，但RTU均不動(dòng)作， 維持開關(guān)原來(lái)的狀態(tài)。變電站的選線裝置或運(yùn)行人員憑工作經(jīng)驗(yàn)選擇并隔離故障線路，當(dāng) 零序電壓消失時(shí)，說(shuō)明選線成功。上面所說(shuō)的選線裝置在處理單相接地故障時(shí)，需要收集同一母線上各條出線的零序電流等參數(shù)，比較各條出線的零序電流大小和方向，找出故障線 路。而零序電流的方向取決系統(tǒng)運(yùn)行方式，零序電流的大小取決于單相接地故障點(diǎn)的接地 電阻，其值大小可相差數(shù)千倍，所以選線裝置的選線成功率并不高。遙控終端RTU包括內(nèi)部處理器MPU、A/D交換器、用于控制開關(guān)斷合的繼電器接口 以及顯示模塊和用于傳輸信號(hào)的MODEM模塊，它是根據(jù)電壓型時(shí)序保護(hù)原理，控制自動(dòng)開 關(guān)的合閘與分間，其內(nèi)部處理器MPU的控制流程如圖4所示，即在自動(dòng)開關(guān)的合閘前的第一 確認(rèn)時(shí)間(X時(shí)間)內(nèi)沒有檢測(cè)線路零序電壓，而在自動(dòng)開關(guān)的合閘后的第二確認(rèn)時(shí)間(Y 時(shí)間)內(nèi)檢測(cè)到線路零序電壓，說(shuō)明單相接地故障在該自動(dòng)開關(guān)的負(fù)荷側(cè)，遙控終端RTU控 制自動(dòng)開關(guān)分閘并閉鎖，隔離單相接地故障點(diǎn)(Y延時(shí)過(guò)程中啟動(dòng)的單向接地保護(hù)程序如 圖5所示，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)荷側(cè)的零序電壓大于設(shè)定值時(shí)就分閘自動(dòng)開關(guān)并將負(fù)荷側(cè)的閉鎖置 位)。例如在“線路一”的C段發(fā)生單相接地故障時(shí)，變電站的選線裝置或運(yùn)行人員憑工作 經(jīng)驗(yàn)選擇將“線路一”出口斷路器DLl分閘，隔離故障線路，“線路一”全線停電，同時(shí)“線路 一”的各自動(dòng)開關(guān)均失壓分閘。斷路器DLl啟動(dòng)重合閘，各RTU在得電時(shí)依次延時(shí)逐步投入 自動(dòng)開關(guān)，并分別檢查自動(dòng)開關(guān)投入前后是否有零序電壓。如RTU2在延時(shí)投入自動(dòng)開關(guān)前 沒有檢測(cè)到零序電壓，說(shuō)明自動(dòng)開關(guān)PVS2的電源側(cè)沒有單相接地故障；RTU2在延時(shí)結(jié)束投 入自動(dòng)開關(guān)后檢測(cè)到零序電壓，說(shuō)明自動(dòng)開關(guān)PVS2的負(fù)荷側(cè)有單相接地故障，在這種情況 下RTU2閉鎖令自動(dòng)開關(guān)PVS2跳閘隔離故障段；RTU3則因自動(dòng)開關(guān)PVS2的瞬時(shí)投入、分閘 而產(chǎn)生瞬時(shí)電壓閉鎖，在其負(fù)荷側(cè)供電時(shí)RTU3閉鎖自動(dòng)開關(guān)PVS3不投入，這樣發(fā)生故障的 C區(qū)段就被成功隔離。實(shí)施例二 如圖3所示，在本實(shí)施例中系統(tǒng)包括若干條架空線路，其中至少兩條架空線路(線 路一和線路二)，該兩條架空線路的末端用一聯(lián)絡(luò)開關(guān)PVS連接形成回路，在所述聯(lián)絡(luò)開關(guān) PVS的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感器PT，對(duì)應(yīng)該聯(lián)絡(luò)開關(guān)PVS也配置有一用于 控制所述聯(lián)絡(luò)開關(guān)投入和分間的遙控終端RTU，其兩側(cè)的零序電壓互感器PT的零序電壓信 號(hào)輸送至該遙控終端RTU內(nèi)，這里的聯(lián)絡(luò)開關(guān)PVS與線路各段的自動(dòng)開關(guān)PVS功能相同，各 條線路上的分段設(shè)備與實(shí)施例一相同。在正常情況下，除聯(lián)絡(luò)開關(guān)PVS保持常開狀態(tài)外，其余的自動(dòng)開關(guān)PVS均已投入， 使“線路一”和“線路二”處于正常工作狀態(tài)。發(fā)生單相接地故障時(shí)全系統(tǒng)的RTU均能檢測(cè) 到零序電壓，但RTU均不動(dòng)作，維持開關(guān)原來(lái)的狀態(tài)。變電站的選線裝置或運(yùn)行人員憑工作 經(jīng)驗(yàn)選擇并隔離故障線路，當(dāng)零序電壓消失時(shí)，說(shuō)明選線成功。如在“線路一”的C段發(fā)生單相接地故障時(shí)，變電站的選線裝置或運(yùn)行人員憑工作 經(jīng)驗(yàn)選擇將“線路一”出口斷路器DLl分閘，隔離故障線路，“線路一”全線停電，同時(shí)“線路 一”的各自動(dòng)開關(guān)均失壓分閘。斷路器DLl啟動(dòng)重合閘，各RTU在得電時(shí)依次延時(shí)投入自 動(dòng)開關(guān)，并分別檢查自動(dòng)開關(guān)投入前后是否有零序電壓，其流程如上述的圖4和圖5所示。 如RTU2在延時(shí)投入自動(dòng)開關(guān)前沒有檢測(cè)到零序電壓，說(shuō)明自動(dòng)開關(guān)PVS2的電源側(cè)沒有單 相接地故障；RTU2在延時(shí)結(jié)束投入自動(dòng)開關(guān)后檢測(cè)到零序電壓，說(shuō)明自動(dòng)開關(guān)PVS2的負(fù)荷 側(cè)有單相接地故障，在這種情況下RTU2閉鎖令自動(dòng)開關(guān)PVS2跳閘隔離故障段；RTU3則因 自動(dòng)開關(guān)PVS2的瞬時(shí)投入、分閘而產(chǎn)生瞬時(shí)電壓閉鎖，在其負(fù)荷側(cè)供電時(shí)RTU3閉鎖自動(dòng)開 關(guān)PVS3不投入。
如圖6的流程圖，“線路一”的停電使控制聯(lián)絡(luò)開關(guān)的遙控終端RTU從兩側(cè)電源變 為單側(cè)電源，其啟動(dòng)長(zhǎng)延時(shí)投入功能(包括投入前的XL長(zhǎng)延時(shí)和投入后的Y長(zhǎng)延時(shí)，原理 同實(shí)施例一)，在長(zhǎng)延時(shí)過(guò)程中“線路一”的D段未能恢復(fù)供電，則長(zhǎng)延時(shí)結(jié)束后，聯(lián)絡(luò)開關(guān) 投入，由“線路二”向“線路一”的D段供電。此時(shí)“線路一”的非故障段全部恢復(fù)供電且同 時(shí)也隔離了 C區(qū)段。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括變電站和連接于所述變電站的至少 一條架空線路，其特征在于，在所述架空線路的始端設(shè)置有用于隔離所述架空線路的出口 斷路器，從所述架空線路的始端到末端依次分布有若干自動(dòng)開關(guān)，所述若干自動(dòng)開關(guān)將架 空線路分隔成不同的線路區(qū)段；在每個(gè)自動(dòng)開關(guān)的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感 器，對(duì)應(yīng)每個(gè)自動(dòng)開關(guān)均配置有一可與變電站通訊的遙控終端，所述遙控終端用于控制所 述自動(dòng)開關(guān)投入和分間，且兩側(cè)的零序電壓互感器的零序電壓信號(hào)輸送至遙控終端內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 至少兩條架空線路，該兩條架空線路的末端用一聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接形成回路，在所述聯(lián)絡(luò)開關(guān) 的兩側(cè)的線路上分別設(shè)置有零序電壓互感器，對(duì)應(yīng)該聯(lián)絡(luò)開關(guān)也配置有一用于控制所述聯(lián) 絡(luò)開關(guān)投入和分間的遙控終端，其兩側(cè)的零序電壓互感器的零序電壓信號(hào)輸送至該遙控終 端內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)，其特征在于，所述零序 電壓互感器的副繞組部分設(shè)置有三相電源輸出端，作為所述自動(dòng)開關(guān)和遙控終端的工作電 源。
4.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隔離配電網(wǎng)單相接地故障的方法，其特征在于， 當(dāng)架空線路的線路區(qū)段發(fā)生單相接地故障時(shí)，隔離其故障段包括以下步驟A 首先斷開該條架空線路的出口斷路器，使各個(gè)線路區(qū)段上的自動(dòng)開關(guān)均失壓分閘；B 重合出口斷路器，各個(gè)遙控終端在得電后依次延時(shí)投入對(duì)應(yīng)的自動(dòng)開關(guān)并檢測(cè)自動(dòng) 開關(guān)合閘前后是否有零序電壓產(chǎn)生；若在自動(dòng)開關(guān)合閘前的第一確認(rèn)時(shí)間和合閘后的第二 確認(rèn)時(shí)間均沒有檢測(cè)到零序電壓，則繼續(xù)投入下一個(gè)自動(dòng)開關(guān)；若在自動(dòng)開關(guān)合閘前的第 一確認(rèn)時(shí)間沒有檢測(cè)到零序電壓，而在自動(dòng)開關(guān)合閘后的第二確認(rèn)時(shí)間檢測(cè)到零序電壓， 則單相接地故障在該自動(dòng)開關(guān)的負(fù)荷側(cè)；C 如果檢測(cè)到故障段在負(fù)荷側(cè)，則對(duì)應(yīng)的遙控終端控制該自動(dòng)開關(guān)分閘并閉鎖，下一 個(gè)自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生瞬時(shí)電壓閉鎖而不投入，從而隔離了單相接地故障區(qū)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)單相接地故障的隔離方法，其特征在于，在步驟A中由 變電站的選線裝置自動(dòng)斷開所述出口斷路器，或者由工作人員手動(dòng)斷開所述出口斷路器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)單相接地故障隔離系統(tǒng)及方法。單相接地故障處理過(guò)程依靠該系統(tǒng)中的自動(dòng)開關(guān)PVS、遙控終端RTU、零序電壓互感器PT的相互配合來(lái)完成。遙控終端RTU根據(jù)電壓型時(shí)序保護(hù)原理，控制自動(dòng)開關(guān)PVS的合閘與分閘。在自動(dòng)開關(guān)PVS的合閘前的第一確認(rèn)時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到線路零序電壓，說(shuō)明電源側(cè)線路沒有故障，而在自動(dòng)開關(guān)PVS的合閘后的第二確認(rèn)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到線路零序電壓，說(shuō)明單相接地故障在該自動(dòng)開關(guān)PVS的負(fù)荷側(cè)，則遙控終端RTU會(huì)控制自動(dòng)開關(guān)分閘并閉鎖，隔離單相接地故障區(qū)段。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102074938SQ20101053531
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者朱漢平, 李京平, 陳立新 申請(qǐng)人:珠海許繼電氣有限公司