[發明專利]高壓斷路器單相接地保護測控系統

有效

• 申請號: 201010161009.2
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101860018A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 戴芬;朱小平;何常根;向先直;竇秋萍
• 申請（專利權）人: 揚州新概念電氣有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及一種高壓斷路器單相接地保護測控裝備，屬于高壓開關保護技術領域。

背景技術

現有技術中有一種小電流接地選線裝置，該裝置安裝在變電站內，它通過外置的電壓互感器、電流互感器集中采集變電站的零序電壓及每條出線開關的零序電流。當電網出現單相接地故障時，小電流接地選線裝置利用比幅法、比相法或比幅比相法來判斷故障線路。由于在變電站母線處，零序網不接地或經消弧線圈接地，高壓系統零序網折算到母線處的對地等值阻抗遠遠大于各出線的零序阻抗，因此，零序電流流經故障線路在母線處被分流到各非故障線上。如果某健全線的零序阻抗較小，就可能使故障線的零序電流大小與某條非故障線的零序電流相近，造成識別上的困難。另外電力系統運行方式不同，配電網線路負荷分配發生變化時，系統內零序阻抗就會發生變化，故障線的零序電流大小也會發生變化，從而引起誤動或產生拒動。這些都是利用零序電流選線的不利因素。現有的小電流接地選線裝置的選線正確率不到50％，很多供電部門仍在使用拉線法確定故障出線。因此，現有高壓斷路器不具有單相接地保護功能，不能檢測并判斷單相接地故障線路，不能實現單相接地告警與保護。

發明內容

本發明目的是提供一種能方便、快速地檢測并判斷單相接地故障線路、實現單相接地告警與保護的高壓斷路器單相接地保護測控系統。

本發明技術方案是：測控系統包括斷路器，在所述斷路器內一體化設置有三相電流互感器、三相電容式電壓互感器、電壓調理電路和三相永磁線圈，所述測控系統還包括由單相接地保護控制器、電源控制系統、人機操作界面和遠程通訊接口組成的控制箱；所述三相電流互感器的輸出端連接在單相接地保護控制器的一個輸入端上，所述三相電容式電壓互感器通過的輸出端連接在所述電壓調理電路的輸入端，所述電壓調理電路的輸出端在單相接地保護控制器的另一個輸入端上，所述單相接地保護控制器還分別與電源控制系統、人機操作界面和遠程通訊接口連接，所述三相永磁線圈連接在所述電源控制系統的輸出端；所述單相接地保護控制器具有計算零序電壓、零序電流基波及3次與5次諧波、零序功率，并判斷斷路器負載側故障、發出告警信號或給電源控制系統發出保護跳閘命令的裝置。

本發明由斷路器本體與控制箱兩大部分組成。斷路器與一次電流互感器、一次電壓互感器一體化設計，三相電流互感器和三相電容式電壓互感器將線路上的一次電流、電壓信號實時轉換成微控制器可測量的二次電流、電壓信號，實現了三相電流、三相電壓的檢測，安裝簡單方便。控制箱主要由單相接地保護控制器、人機操作界面、電源控制系統、遠程通訊模塊組成。本發明只需要采集本條線路的電氣特征量，而不是集中采集變電站所有出線的電氣特征量；當線路負載側發生單相接地故障時，單相接地保護控制器能夠及時檢測出來，發出保護跳閘命令使斷路器本體跳閘；而當線路電源側發生單相接地故障時，斷路器不會產生分閘動作，從而達到隔離故障，縮小停電范圍的目的。本發明無需外置電流互感器、電壓互感器，即可將三相電流信號與三相電壓信號的進行實時采集與傳送。

電容式電壓互感器技術是利用電容對交流電壓信號電荷的耦合以及電容分壓原理，將一次線路的相電壓通過特制的耦合電容耦合并分壓得到設計的幅值范圍內的電壓信號，并將一次電壓和二次電壓可靠隔離。斷路器本體內置的三相電容式電壓互感器，通過安裝在本體單元箱體內的電壓調理電路，其電壓誤差在額定電壓時小于±1％，相位誤差在額定電壓時小于0.3，保證一次電壓的測量精度。斷路器本體內置的三相電流互感器，其電流誤差在額定電流時小于±0.2％，相位誤差在額定電流時小于0.3，保證一次線路電流的測量精度。

單相接地保護控制器采用高速微控制器芯片，能夠連續采集交流電壓、交流電流信號，并采用富氏算法與遞推運算，在每個采樣點都計算提取出一次線路上的零序電壓與零序電流的基波、3次與5次諧波及零序功率。當一次線路發生單相接地故障時，故障相電壓降為零，非故障相電壓升高為相電壓的倍，零序電壓值等于相電壓；對于中心點不接地和經電阻接地的系統，故障線路的零序電流為所有非故障線路的接地電容電流之和，同時零序電流滯后零序電壓90°，根據這兩點特征來判別故障線路；對于經消弧圈接地的系統：當欠補償時，故障線路的對地電容電流變小，相對零序電壓的基波相位差并沒有變化，而當過補償時，故障點電流就呈感性電流，基波相位與非故障線路相位相同，但其零序電流的5次諧波并沒有被補償，通過5次諧波的相位和突變量來判別故障線路。因此單相接地保護控制器以零序電壓、零序電流基波及3次與5次諧波為啟動值，以零序功率方向為判定值，能夠準確判斷出斷路器負載側故障，實現單相接地告警與保護。