[發明專利]一種零序有功分量型線路故障指示器

在審

• 申請號: 201810852891.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108710064A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 陳輝;黃新宇;李家建
• 申請（專利權）人: 四川瑞霆電力科技有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01S19/42
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

本發明公開了一種零序有功分量型線路故障指示器，屬于配電網線路故障指示器領域，包括數據采集器，所述數據采集器連接數據集中器，所述數據集中器連接系統平臺，所述數據采集器還包括采集線路電壓的電壓采集電路和采集線路電流的電流采集電路，所述電壓采集電路和電流采集電路均連接所述處理器A；所述數據集中器還包括實現數據集中器與數據采集器時鐘同步的GPS時鐘模塊、通信模塊B和通信模塊C；本發明實現了數據采集器和數據集中器的時鐘同步，在時鐘同步條件下對線路三相的電壓、電流進行采集，多個數據集中器合作，使采集的電壓和電流能夠用于后期進行綜合分析，精確得出故障發生區域，大幅度降低了維護人員的工作難度和時間。

技術領域

本發明涉及配電網線路故障指示器領域，具體涉及一種零序有功分量型線路故障指示器。

背景技術

我國配網線路采用小電流接地系統，采用這種接線方式中性點不接地或經過消弧線圈和高阻抗接地。單相接地故障的故障電流是線路分布電容電流，很難定位。如何快速的進行單相接地故障定位一直是配網自動化相關產品重點研究的方向。但單相接地時不同的故障的接地電阻不同、線路長度差異巨大、接地發生時刻相角不同等各種原因限制造成接地故障的定位準確性受到影響。

單相接地故障定位相關技術裝置包括：小電流接地選線系統、線路故障指示器、開關控制器等設備。采用的小電流接地故障的理論方法包括：首半波法、小波法、暫態能量法、群體比幅比相法、五次諧波法、有功分量法以及特頻信號注入法等。其中群體比幅比相法由于需要同時采集三相的電壓和電流，目前只應用在變電站的小電流接地選線系統中，還沒有應用到故障指示器上。

首半波法、小波分析法、信號注入法等分析方法面對高阻接地、弧光接地等故障時由于接地電流非常小，會有大比例的可能性無法判斷故障；群體比幅比相法、五次諧波法、有功分量法等分析方法適用于中性點不接地的配網系統。對于經過消弧線圈接地的系統，由于接地電流的相位也滯后零序電壓，所以上述方法無法適用于經消弧線圈接地的系統。

前國網公司普遍采用零序電力暫態分析法。其分析方法是利用接地瞬間零序電流的前幾個周波不受中性點接地方式的影響，會產生比較典型的故障特征，且接地故障后故障線路零序電流方向與非故障線路零序電流方向相反，當遇到高阻接地和弧光接地故障，由于接地電流很小，線路故障指示器采集實際電流后，通過匯集單元進行矢量合成零序電流，存在合成的零序電流幅值很小甚至低于三相不平衡負載造成的零序電流，此時系統將無法準確判斷接地區域。

基于上述困難，采用有功分量法也能夠對故障進行定位，采集故障發生時候幾個周波內的暫態零序電流和暫態零序電壓，經過FFT計算后獲取零序電壓與零序電流的相角從而獲取零序有功分量；流過故障線路始端的零序電流可分2部分：中性點電阻器RN產生的有功電流，其相位與零序電壓差180°；非故障線路零序電流之和3，相位滯后于零序電壓90°。流過非故障線路的零序電流只有由本支路對地電容產生的容性電流，相位超前零序電壓90°，由于有功電流只流過故障線路，與非故障線路無關，因此，只要以零序電壓作為參考矢量，將此有功電流取出，就可十分方便地實現接地選線保護。

對中性點經消弧線圈接地系統，目前主要采用消弧線圈并(串)電阻運行的派生接地方式，且消弧線圈本身的有功成分較大(實測單相接地時其有功電流達2～3A)。當此系統發生接地故障時，故障線路始端所反映的零序電流除增加一部分電感性電流外，其余二部分與電阻接地系統相同，因此采用有功分量法仍然可行。

對于中性點不接地系統，當發生接地故障時，流過故障和非故障線路的零序電流皆為容性，且方向相反。此時，可采用移相的方法，使故障、非故障線路的零序電流分別與零序電壓反相位、同相位，相當于將它們變成了有功電流。因此，對于中性點不接地系統，該保護原理實質上是零序功率方向原理的延伸，但經過上述處理后，相當于將原有的零序電壓、零序電流比相范圍從原有的90°擴大到180°，從而創造了更好的選線條件。

可見，采用有功分量法，可滿足各種中性點接地方式下的接地選線保護問題。