專利名稱：一種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電線路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)及檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著我國電網(wǎng)改革的不斷深化，對供電可靠性和安全性提出了更高的要求，為了減少用戶側(cè)的停電時間和停電次數(shù)，提升用電客戶的滿意程度，配電網(wǎng)的故障處理方式和方法尤為重要。配電網(wǎng)故障處理更多需要借助饋線自動化或配電自動化技術(shù)手段，做到故障快速報告、快速診斷、快速定位、快速隔離和快速恢復(fù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)快速自愈。饋線自動化是指變電站出線到用戶用電設(shè)備之間的饋電線路自動化，主要是指故障的定位、故障檢測、故障隔離以及非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。對于含有兩個或兩個以上的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，采用傳統(tǒng)的重合器實現(xiàn)故障的定位隔離需要經(jīng)過重合器和變電站出線開關(guān)的多次重合 閘才能實現(xiàn)，不能做到故障區(qū)域的快速判斷、隔離和非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電。重合器的多次重合閘不但會影響重合器本身的機(jī)械壽命，而且也會給線路中的其他設(shè)備及負(fù)載帶來很大的沖擊，影響線路的可靠性和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可減少重合器重合次數(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)短路的快速診斷，進(jìn)而實現(xiàn)故障區(qū)域的快速定位隔離和非故障區(qū)域的快速恢復(fù)供電的一種配電網(wǎng)故障檢測方法，其具體技術(shù)方案如下
所述配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控所述配電網(wǎng)的核心控制單元設(shè)和置于所述配電網(wǎng)并與所述核心控制單元連接的的重合器，其特征在于還包括互感器和電壓傳感器，在所述重合器兩端分別連接與供電電源連接的一互感器和一電壓傳感器，所述互感器通過對應(yīng)驅(qū)動模塊與所述核心控制單元相連。所述配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)計在于，所述互感器為單相雙繞組互感器，雙繞組設(shè)置在互感器的次級，一組繞組接所述供電電源，一組繞組連接所述重合器一端；所述電壓傳感器為三相電壓傳感器，所述重合器兩端的分別與一所述三相電壓傳感器連接。所述配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)計在于，所述重合器通過對應(yīng)驅(qū)動單元與所述核心控制單元相連。所述配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)計在于，所述驅(qū)動模塊
所述故障檢測系統(tǒng)的故障檢測方法在所述配電網(wǎng)的線路出現(xiàn)故障時，核心控制單元通過互感器注入功率脈沖信號，在重合器的延時時段，電壓傳感器根據(jù)功率脈沖信號對對應(yīng)線路的對應(yīng)電壓信號進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測信號進(jìn)行有故障或無故障的故障評判，有故障重合器閉鎖，無故障在所述延時時段后重合器自動解鎖。所述故障檢測方法進(jìn)一步設(shè)計在于，所述功率脈沖信號注入所述重合器兩端所對應(yīng)一側(cè)的一相線路中，如無故障時，該側(cè)線路在延時時刻Ttl時95%的電壓檢測信號值為電壓上位值Utl ;在有故障時，該相線路在延時時刻Ttl時200%的電壓檢測信號值為電壓下位值
U10所述故障檢測方法進(jìn)一步設(shè)計在于，所述故障評判是在脈沖信號注入的兩相線路中，若該線路的線電壓U迅速衰減，且U < U1，則判斷該線電壓的兩相電路出現(xiàn)短路故障；若該線電壓U沒有迅速衰減，和在所述Ttl時刻，U > U0且其他兩線電壓均小于U1,則判定對應(yīng)側(cè)線路中無故障；若該相相電壓U沒有迅速衰減，和在所述Ttl時刻，U > U0,且其他兩線電壓均不是全小于U1，則判定對應(yīng)側(cè)線路中有故障。本發(fā)明通過互感器注入功率脈沖信號至配電線路，并通過電壓傳感器對線路中的脈沖信號波形進(jìn)行檢測分析判斷故障段的位置，進(jìn)而控制重合器實現(xiàn)故障的快速處理和非故障段的供電恢復(fù)。該方法只需一次重合閘即可完成對故障的隔離和非故障區(qū)域的供電恢復(fù)，減少了重合器的動作次數(shù)，減少了對線路中設(shè)備和負(fù)載的沖擊。


圖I是本發(fā)明配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是互感器的對應(yīng)脈沖信號輸入驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明方法檢測線路，無故障時檢測到的電壓信號波形圖。圖4是本發(fā)明方法檢測線路，有故障時檢測到的電壓信號波形圖。圖5是本發(fā)明用于IOkV配電線路實施例中，在線路A點(diǎn)出現(xiàn)故障前線路的運(yùn)行狀態(tài)圖。圖6是本發(fā)明用于IOkV配電線路實施例中，在線路B點(diǎn)出現(xiàn)故障前線路的運(yùn)行狀態(tài)圖。圖7是本發(fā)明用于IOkV配電線路實施例中，在線路C點(diǎn)出現(xiàn)故障前線路的運(yùn)行狀態(tài)圖。圖8是本發(fā)明用于IOkV配電線路實施例中，在線路B點(diǎn)故障處理后線路的運(yùn)行圖。
具體實施例方式實施例I
對照圖1，本發(fā)明配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)包括設(shè)置在配電網(wǎng)上的重合器CH，重合器驅(qū)動模塊Mc,用于監(jiān)控該配電網(wǎng)的核心控制單元CPU，互感器PT1、PT2，互感器的對應(yīng)脈沖信號輸入驅(qū)動模塊W、M1和電壓傳感器LI、L2。重合器D的兩端分別連接一互感器PTl (或PT2)和一電壓傳感器LI (或L2)，重合器CH兩端的互感器PT1、PT2通過對應(yīng)的驅(qū)動模塊Ml、M2與核心控制單元CPU相連，重合器CH則通過對應(yīng)的驅(qū)動模塊M。與核心控制單元CPU相連。對照圖2，驅(qū)動模塊Ml或M2 (虛線框部分)主要由4個處于H橋兩條對角線上的大功率半導(dǎo)體-場效晶體管(MOSFET) 2a與對應(yīng)的柵極驅(qū)動電路2b組成，驅(qū)動電路2b中包含死區(qū)控制電路，因該電路是常規(guī)電路不再詳細(xì)描述?；ジ衅鱌T1、PT2為單相雙繞組互感器，雙繞組12、13設(shè)置在互感器的次級，一組繞組13為供電繞組，用來為系統(tǒng)供電，13a、13b為其兩個輸出端；另一組繞組12為功率脈沖注入繞組，其兩端12a、12b連接重合器CH一側(cè)端的BC兩相上。而電壓傳感器為三相電壓傳感器，該電壓傳感器對應(yīng)端分別與重合器CH —側(cè)端的A、B、C三相相連。故障時,系統(tǒng)中的控制信號使后備電源開始供電,并使處于H橋兩條對角線上的兩組MOSFET交替導(dǎo)通，即處于一條對角線上的兩MOSFET管同時導(dǎo)通。此時就會有電流流過互感器的脈沖注入繞組，互感器將次級的電流耦合到初級線圈，在初級線圈中感應(yīng)出很高的電壓，初級繞組與IOkV線路相連，這樣在IOkV線路就會產(chǎn)生很高的電壓脈沖，為故障檢測提供信息。上述故障檢測系統(tǒng)在工作時，如線路中出現(xiàn)故障后，核心控制單元CPU檢測到故障后分閘，通過驅(qū)動模塊Mc使線路上的重合器CH分閘，沒有檢測到故障的也因施壓而分閘，分閘后延時一段時間，如默認(rèn)設(shè)定為3s (當(dāng)然也可設(shè)置其他的時間)，核心控制單元CPU通過驅(qū)動模塊MpM1在互感器PT1、PT2的二次繞組上分別注入功率脈沖信號，延時t0時間后重合器CH兩側(cè)的三相電壓傳感器分別對一側(cè)線路中的電壓信號進(jìn)行檢測，并將檢測的脈沖電壓信號送給核心控制單元CPU，核心控制單元與預(yù)訂的規(guī)則進(jìn)行判斷，如檢測到故障則該重合器閉鎖，解鎖條件可以手動解鎖或者是檢測線路中無故障或故障排除在延時后自 動解鎖，重合器合閘。從重合器因檢測到故障或因失壓而分閘，并促使檢測系統(tǒng)對線路檢測，到核心控制單元CPU對線路中脈沖電壓信號檢測、判斷故障與否結(jié)束是在重合器的重合閘延時時間內(nèi)完成。對線路中電壓信號檢測判斷過程是這樣的重合器因檢測到線路中有故障或失壓而分閘，在延時段內(nèi)，核心控制單元CPU通過驅(qū)動模塊M1 M2,使互感器PT1、PT2的二次繞組中被注入功率脈沖信號，功率脈沖信號注入對應(yīng)一側(cè)的線路中，三相電壓傳感器對相應(yīng)一側(cè)線路中的電壓進(jìn)行檢測。設(shè)互感器PT1、PT2分別安裝在重合器CH兩側(cè)的B、C兩相上，三相電壓傳感器對相應(yīng)側(cè)線路進(jìn)行檢測，線路有故障或無故障時電壓波形分別參見圖3、圖4，如無故障時，對應(yīng)一側(cè)線路在延時時刻h時95%的電壓檢測信號值為電壓上位值U0 ;有故障時，該相線路在延時時刻Ttl時200%的電壓檢測信號值為電壓下位值U115那么對電壓信號檢測判斷可分為下述三種情況I)三相電壓傳感器若檢測到BC兩相間的電壓迅速衰減，或在延時至h時刻，有UBC〈U1，無論UAB、UCA為何值均可判定A、B兩相間出現(xiàn)短路故障，重合器閉鎖；2)若檢測到Ubc沒有迅速衰減和UBC>U0，且UAB〈U1、UCA〈U1，則可以判定該側(cè)線路中無故障，重合器不閉鎖；3)若檢測到Ubc沒有迅速衰減和UBC>U0，且Ua^UO或UCA>U0，則可以判定該側(cè)線路中A、C或A、B兩相間出現(xiàn)短路，重合器閉鎖。實施例2
本發(fā)明進(jìn)一步用于IOkV配電線路中實現(xiàn)快速的故障處理，請參見圖5，線路中的CB1、CB2為變電站出線開關(guān)，CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6為本發(fā)明中的重合器(每一重合器對應(yīng)的互感器、電壓傳感器、對應(yīng)驅(qū)動模塊省略未畫)，Kl為聯(lián)絡(luò)開關(guān)(線路中無故障正常運(yùn)行時為分閘，一側(cè)失壓且檢測無故障時合閘)。圖中的黑色開關(guān)表示開關(guān)合閘，白色開關(guān)表示開關(guān)分閘。圖5中，A點(diǎn)出現(xiàn)短路故障，線路中的開關(guān)CB1、CH1、CH5檢測到故障信號分閘，CH2因失壓分閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)延時計時開始。開關(guān)CH1、CH2、CH5均采用該發(fā)明方法向重合器兩側(cè)注入功率脈沖信號，經(jīng)檢測判斷后CH5閉鎖，CH1、CH2不閉鎖，經(jīng)延時一段時間后CB1、CH1、CH2重合閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)不動作(因延時計時未結(jié)束)，恢復(fù)線路供電，隔離故障區(qū)域，當(dāng)故障排除后CH5手動解鎖合閘或經(jīng)系統(tǒng)檢測判定線路無故障后延時一段時間后解鎖合閘，故障處理結(jié)果如圖6所示。如圖7所示，B點(diǎn)出現(xiàn)短路故障，線路中的開關(guān)CB2、CH14檢測到故障信號分閘，CH3、CH6因失壓分閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)LI延時計時開始。開關(guān)CH3、CH4、CH6均采用該發(fā)明方法向重合器兩側(cè)注入功率脈沖信號，經(jīng)檢測判斷后CH3、CH4、CH6均閉鎖，經(jīng)延時一段時間后CB2 重合閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)LI動作(因延時計時結(jié)束前一側(cè)依然無壓)，恢復(fù)非故障線路供電，隔離故障區(qū)域，當(dāng)故障排除后CH3、CH4、CH6手動解鎖合閘或經(jīng)系統(tǒng)檢測判定線路無故障后延時一段時間后解鎖合閘，故障處理結(jié)果如圖8所示。
權(quán)利要求
1.ー種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)控所述配電網(wǎng)的核心控制單元和置于所述配電網(wǎng)并與所述核心控制單元連接的的重合器，其特征在于還包括互感器和電壓傳感器，在所述重合器兩端分別連接與供電電源連接的一互感器和ー電壓傳感器，所述互感器通過對應(yīng)驅(qū)動模塊與所述核心控制單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于所述互感器為単相雙繞組互感器，雙繞組設(shè)置在互感器的次級，一組繞組為所述的故障檢測系統(tǒng)供電，另ー組繞組連接所述的脈沖信號驅(qū)動器上；所述電壓傳感器為三相電壓傳感器，所述重合器兩端的分別與一所述三相電壓傳感器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于所述重合器通過對應(yīng)驅(qū)動單元與所述核心控制單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，其特征在于所述脈沖信號驅(qū)動模塊一端與核心控制單元相連，另一端與次級雙繞組電壓互感器的其中ー繞組相連接。
5.如權(quán)利要求I至4任意一項所述故障檢測系統(tǒng)的故障檢測方法，其特征在于在所述配電網(wǎng)的線路出現(xiàn)故障吋，核心控制單元通過互感器二次繞組中的ー繞組注入功率脈沖信號，在重合器的延時時段，電壓傳感器根據(jù)功率脈沖信號對對應(yīng)線路的對應(yīng)電壓信號進(jìn)行檢測，井根據(jù)檢測信號進(jìn)行有故障或無故障的故障評判，有故障重合器閉鎖，無故障在所述延時時段后重合器自動合閘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種配電網(wǎng)故障檢測方法，其特征在于所述功率脈沖信號注入所述重合器兩端所對應(yīng)ー側(cè)的兩相線路中，如無故障時，該側(cè)線路在延時時刻Ttl時95%的電壓檢測信號值為電壓上位值Utl ;在有故障時，該相線路在延時時刻Ttl時200%的電壓檢測信號值為電壓下位值U1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種配電網(wǎng)故障檢測方法，其特征在于所述故障評判是在脈沖信號注入的兩相線路中，若該線路的線電壓U迅速衰減，且U < U1，則判斷該線電壓的兩相電路出現(xiàn)短路故障；若該線電壓U沒有迅速衰減，和在所述Ttl時刻，U > U0且其他兩線電壓均大于U。，則判定對應(yīng)側(cè)線路中無故障；若該相相電壓U沒有迅速衰減，和在所述Ttl時亥lj，U > Utl，且其他兩線電壓均不是全大于Utl，則判定對應(yīng)側(cè)線路中有故障。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)，包括監(jiān)控配電網(wǎng)的核心控制單元設(shè)、置于所述配電網(wǎng)并與核心控制單元連接的的重合器和互感器及電壓傳感器，在重合器兩端分別連接與供電電源連接的一互感器和一電壓傳感器，互感器通過對應(yīng)驅(qū)動模塊與核心控制單元相連。所述方法是，在配電網(wǎng)的線路出現(xiàn)故障時，核心控制單元通過互感器二次繞組中的一繞組注入功率脈沖信號，在重合器的延時時段，電壓傳感器根據(jù)功率脈沖信號對對應(yīng)線路的對應(yīng)電壓信號進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測信號進(jìn)行有故障或無故障的故障評判，有故障重合器閉鎖，無故障在所述延時時段后重合器自動合閘。優(yōu)點(diǎn)是，一次重合閘即可完成對故障的隔離和非故障區(qū)域的供電恢復(fù)。
文檔編號G01R31/08GK102735995SQ20121024900
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者劉洋, 杜仁偉, 林莘, 王博, 童利琴 申請人:南京因泰萊配電自動化設(shè)備有限公司