[發(fā)明專利]剩余電流式電氣火災(zāi)柔性在線辨識方法及裝置

有效

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• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102354427A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙懷軍;趙澤卿
• 申請（專利權(quán)）人: 趙懷軍;趙澤卿
• 主分類號: G08B17/06
• 分類號: G08B17/06;G01R19/02
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力低壓配用電系統(tǒng)故障監(jiān)測與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于監(jiān)測有效接地系統(tǒng)因電弧性接地短路而導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故發(fā)生的在線辨識方法及裝置。

背景技術(shù)

在有效接地的電力低壓配(用)電系統(tǒng)中，由于輸電線路(纜)及用電設(shè)備存在材質(zhì)老化、意外受損、絕緣性能下降或失效等原因，經(jīng)常導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生電弧性接地短路故障，產(chǎn)生溫度超過2000℃的電弧、電火花，進(jìn)而誘燃周圍可燃物，引發(fā)重大的電氣火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅配(用)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及群眾的生命財產(chǎn)安全。

目前本領(lǐng)域公知的用于監(jiān)測并防控電弧性接地短路故障的方法是采用在電氣線路中安裝剩余電流保護(hù)裝置，通過實(shí)時檢測線路中的集總剩余電流的有效值Irz并使之與裝置中按照國標(biāo)相關(guān)規(guī)定預(yù)設(shè)的固定閾值Irg做邏輯比較，進(jìn)而給出電氣線路中是否存在電氣火災(zāi)事故隱患的辨識、報警或防控跳閘判決。但是該法在實(shí)際應(yīng)用中存在主要問題是其不能準(zhǔn)確分辨并分離集總剩余電流有效值Irz中所包含的點(diǎn)熱積聚剩余電流有效值Ird(由電弧性接地短路故障引起，可引發(fā)電氣火災(zāi))和平均分布剩余電流有效值Irp(由線路和電氣設(shè)備本身正常運(yùn)行時產(chǎn)生，是線路運(yùn)行時間與狀態(tài)、環(huán)境溫度與濕度、負(fù)載數(shù)量與種類等多種不確定因素的函數(shù)，無潛在電氣火災(zāi)危險)二者的量值或比值，同時受Irp量值不確定性影響時常引起：在無潛在電氣火災(zāi)危險(即Ird很小)時，可能由于Irp向上波動導(dǎo)致集總剩余電流值Irz大于預(yù)設(shè)閾值Irg——產(chǎn)生誤報；或在有潛在電氣火災(zāi)危險(即Ird較大)時，又由于Irp向下波動使集總剩余電流值Irz不能大于預(yù)設(shè)閾值Irg——產(chǎn)生漏報；尤其是當(dāng)線路或電氣設(shè)備中存在的正常平均分布剩余電流Irp與電弧性接地故障產(chǎn)生的Ird存在相角差時，其矢量疊加后的集總剩余電流值Irz幅值有時可能反而會比無故障時減小，使這種漏報現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述誤報和漏報問題加以解決，提供一種可有效辨識電力低壓配電系統(tǒng)輸(饋)電線路中由電弧性接地故障產(chǎn)生的潛在電氣火災(zāi)危險特征的剩余電流式電氣火災(zāi)柔性在線辨識方法，同時還提供一種可用于實(shí)現(xiàn)該方法的剩余電流式電氣火災(zāi)柔性在線辨識裝置。

本發(fā)明所述的剩余電流式電氣火災(zāi)柔性在線辨識方法包括以下實(shí)施步驟：

1、在有效接地的電力低壓配用電系統(tǒng)輸饋電線路中裝設(shè)剩余電流互感器，使輸電電纜穿其心而過，通過一個饋電支路剩余電流及其它信號檢測單元(B)測量處理互感器采集到的線路集總剩余電流瞬時值irz及其波形，根據(jù)瞬時無功理論公式或有效值定義公式計算獲得其有效值Irz；

2、根據(jù)互感器輸出值的集總剩余電流瞬時值irz與點(diǎn)熱積聚剩余電流瞬時值ird及平均分布剩余電流瞬時值irp的關(guān)系：irz是irp與ird的矢量疊加和，其中的平均分布剩余電流的有效值Irp的大小隨著電纜長度、用電設(shè)備的數(shù)量和種類、環(huán)境溫度和濕度等因素的改變而變化，但該有效值變化相對緩慢，有明顯穩(wěn)態(tài)趨勢特性，其瞬時值irp的波形在時域上表現(xiàn)為一個頻率是工頻50Hz(電力低壓配電系統(tǒng)工作頻率)的正弦波，而點(diǎn)熱積聚剩余電流有效值Ird的大小決定于輸(饋)電線路沿線某點(diǎn)對地燃弧放電的嚴(yán)重程度，因電弧、電火花是氣體自持放電的一種形式，其等效電阻具有高度非線性、時變性、暫態(tài)突變性，致使流過該等效電阻的點(diǎn)熱積聚剩余電流瞬時值ird在時域上的波形為一具有非線性、時變性和暫態(tài)突變性特征的高次諧波；通過一個剩余電流信號處理單元采用現(xiàn)代信息處理方法，如通用濾波處理方法或自相關(guān)理論計算法或傅立葉變換法或單相瞬時無功理論計算法或卡爾曼濾波處理方法，依據(jù)點(diǎn)熱積聚剩余電流的非線性、突變性特征，從集總剩余電流瞬時值irz的波形中去除呈現(xiàn)工頻50Hz正弦波波形特征的平均分布剩余電流瞬時值irp，其余部分即為點(diǎn)熱積聚剩余電流瞬時值ird的波形，進(jìn)一步按瞬時無功理論公式或有效值定義公式處理ird，計算獲得點(diǎn)熱積聚剩余電流的有效值Ird，并以此有效值的大小做為是否有電氣火災(zāi)事故可能發(fā)生的辨識、報警或防控跳閘的判定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)Ird＞100mA(電弧起弧推薦值)時，該輸饋電線路沿線有危險電弧性接地短路故障發(fā)生，即存在潛在電氣火災(zāi)事故隱患；當(dāng)Ird≤100mA時，則該輸饋電線路沿線無危險電弧性接地短路故障發(fā)生，即不存在潛在電氣火災(zāi)事故隱患；

3、當(dāng)Ird＞100mA時，通過一個輸出執(zhí)行單元向該輸饋電線路的控制系統(tǒng)發(fā)出防控跳閘指令或報警信息，消除或指示該輸饋電線路沿線電弧性接地短路故障，防止電氣火災(zāi)事故的發(fā)生。