本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)接地故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置。

背景技術(shù)：

在10kV/35kV配電網(wǎng)中，單相接地故障占線路總故障的70％～80％，是配電系統(tǒng)最常見的故障。準(zhǔn)確、可靠的對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障點(diǎn)進(jìn)行選線和定位是十分必要的。

目前在國內(nèi)外對(duì)配電網(wǎng)故障點(diǎn)的定位研究主要有三種方法：

1.利用戶外故障探測(cè)器的故障定位方法，該方法是通過檢測(cè)故障點(diǎn)前后故障信息的不同確定故障區(qū)段。架空線路的故障指示器是基于測(cè)量線路零序電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行故障點(diǎn)檢測(cè)的設(shè)備，但由于零序電流的磁場(chǎng)分布與電網(wǎng)的電容分布也有關(guān)，因此該方法探測(cè)精度不高。

2.測(cè)量故障時(shí)線路端點(diǎn)處電壓、電流，通過計(jì)算分析判定故障距離的故障定位方法。常見的有阻抗法，由于配電網(wǎng)線路復(fù)雜、線路阻抗參數(shù)不均勻等原因，阻抗法只能起到參考作用。

3.通過向系統(tǒng)注入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障定位的注入信號(hào)法。該方法在線路首端加高頻信號(hào)源，根據(jù)各分支端口傳遞函數(shù)頻譜的頻率、相位和波形特征實(shí)現(xiàn)故障定位，由于實(shí)際配電網(wǎng)線路較長，由于信號(hào)衰減等原因，探測(cè)故障效果有限，該方法在實(shí)際推廣應(yīng)用方面受到很多限制。

但以上幾種典型的法配電網(wǎng)故障點(diǎn)的定位方法，存在對(duì)電網(wǎng)有影響，定位精度不高、不準(zhǔn)確等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠準(zhǔn)確、可靠地對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障點(diǎn)進(jìn)行選線和定位的裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置，包括變電站母線、變電站變壓器和配電網(wǎng)輸電線路，還包括在變電站母線的每條饋線出線端安裝傳統(tǒng)零序電流互感器，在配電網(wǎng)各輸電線路每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)零序電流載波信號(hào)源，在變電站母線上安裝零序電流載波信號(hào)接收器，在變電站變壓器處安裝消弧線圈；傳統(tǒng)零序電流互感器采集各回線路首端零序電流信號(hào)，用于單相接地故障的選線；零序電流載波信號(hào)源采集每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)的零序電流信號(hào)，用于單相接地故障點(diǎn)定位。

在上述的配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置中，所述每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處的零序電流載波信號(hào)源選擇不同頻率的調(diào)制信號(hào)，頻率范圍是數(shù)十kHZ到數(shù)百kHZ，且距離變電站越近的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源的頻率越高；距離變電站越遠(yuǎn)的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源頻率越低。

在上述的配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置中，所述輸電線路區(qū)域分段個(gè)數(shù)根據(jù)故障定位精度和實(shí)際要求確定。

具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1、配電網(wǎng)單相接地故障選線；

在配電網(wǎng)各輸電線路出線端裝設(shè)傳統(tǒng)零序電流互感器，檢測(cè)各輸電線路首端的零序電流，其零序電流工頻信號(hào)通過零序電流互感器二次回路送至變電站檢測(cè)裝置，通過該零序電流信號(hào)判斷單相接地故障發(fā)生的線路；

2、配電網(wǎng)單相接地故障點(diǎn)定位；

(1)、將配電網(wǎng)各輸電線路根據(jù)定位精度和實(shí)際要求進(jìn)行區(qū)域分段，在每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)零序電流載波信號(hào)源，每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)的零序電流載波信號(hào)源選擇不同頻率調(diào)制信號(hào)，頻率范圍數(shù)十kHZ到數(shù)百kHZ；且距離變電站越近的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源的頻率越高，距離變電站越遠(yuǎn)的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源頻率越低；

(2)、通過采集各個(gè)分段節(jié)點(diǎn)的零序電流，并基于載波原理將該零序電流的幅值、相位信息傳遞給變電站零序電流載波信號(hào)接收器，檢測(cè)出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的零序電流的幅值、相位信息；

(3)、經(jīng)過消弧線圈補(bǔ)償，故障點(diǎn)與變電站之間的零序電流幅值、相位會(huì)變化，通過分析變電站檢測(cè)到的各個(gè)分段節(jié)點(diǎn)的零序電流的幅值、相位變化信息，對(duì)線路的單相接地故障點(diǎn)進(jìn)行定位。

本實(shí)用新型的有益效果：可以對(duì)配電網(wǎng)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的定位，采用的方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)電網(wǎng)影響小。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例10kV/35kV母線的兩組出線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例零序電流載波信號(hào)源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本實(shí)用新型的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實(shí)用新型。此外，本實(shí)用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實(shí)用新型提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”“連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于相領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

以下實(shí)施例采用的技術(shù)方案：一種配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置，包括變電站母線、變電站變壓器和配電網(wǎng)輸電線路，還包括在變電站母線的每條饋線出線端安裝傳統(tǒng)零序電流互感器，在配電網(wǎng)各輸電線路每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處裝設(shè)零序電流載波信號(hào)源，在變電站母線上安裝零序電流載波信號(hào)接收器，在變電站變壓器處安裝消弧線圈；傳統(tǒng)零序電流互感器采集各回線路首端零序電流信號(hào)，用于單相接地故障的選線；零序電流載波信號(hào)源采集每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)的零序電流信號(hào)，用于單相接地故障點(diǎn)定位。

在上述的配電網(wǎng)單相接地故障選線與定位裝置中，所述每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處的零序電流載波信號(hào)源選擇不同頻率的調(diào)制信號(hào)，頻率范圍是數(shù)十kHZ到數(shù)百kHZ，且距離變電站越近的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源的頻率越高；距離變電站越遠(yuǎn)的線路區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)零序電流載波信號(hào)源頻率越低。所述輸電線路區(qū)域分段個(gè)數(shù)根據(jù)故障定位精度和實(shí)際要求確定。

實(shí)施例1

如圖1所示，具體實(shí)施時(shí)，在變電站母線的每條饋線出線端安裝傳統(tǒng)零序電流互感器，采集各回線路首端的零序電流信號(hào)，對(duì)單相接地故障進(jìn)行選線。

由于配電網(wǎng)輸電線路較長，對(duì)各回線路進(jìn)行區(qū)域分段，這個(gè)區(qū)域分段的個(gè)數(shù)是由所需故障定位精度和實(shí)際要求確定。在每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處安裝一個(gè)零序電流載波信號(hào)源，通過零序電流載波信號(hào)源提取各個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)的零序電流，并基于載波原理將該節(jié)點(diǎn)零序電流的幅值、相位信息傳遞給變電站安裝的零序電流載波信號(hào)接收器處，可以在變電站處采集到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的零序電流相位、幅值信息。由于經(jīng)過消弧線圈補(bǔ)償，故障點(diǎn)與變電站之間的零序電流幅值、相位會(huì)變化，通過分析變電站采集到的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的零序電流的幅值、相位變化信息，就可以對(duì)配電網(wǎng)輸電線路的單相接地故障點(diǎn)進(jìn)行定位。每條線路不同區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處的零序電流載波信號(hào)源的頻率不同，頻帶范圍：數(shù)十kHZ到數(shù)百kHZ，為避免混頻現(xiàn)象，距離變電站越近的線路節(jié)點(diǎn)載波頻率越高，距離變電站越遠(yuǎn)的線路節(jié)點(diǎn)載波頻率越低。

如圖2所示，零序電流載波信號(hào)源可將零序電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻載波信號(hào)，并可通過線路、地這個(gè)回路傳遞到母線信號(hào)接收器處接收。該高頻載波信號(hào)包含了零序電流的幅值、相位信息。通過發(fā)出不同頻率的PWM高頻控制信號(hào)，零序電流載波信號(hào)源就可以產(chǎn)生不同頻率的載波信號(hào)。

以下結(jié)合圖1說明實(shí)施例1的原理：

圖1中以10kV/35kV母線的兩組出線，線路1、線路m為例繪制了配電網(wǎng)單相接地選線與定位裝置結(jié)構(gòu)圖。

在各組配電網(wǎng)輸電線路的首端裝設(shè)傳統(tǒng)零序電流互感器1和傳統(tǒng)零序電流互感器m，可分別檢測(cè)線路1和線路m首端的零序電流。

將配電網(wǎng)的每條線路分為n個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處安裝一個(gè)零序電流載波信號(hào)源1-1～1-n、線路m上的零序電流載波信號(hào)源m-1～m-n。這些零序電流載波信號(hào)源可將零序電流信號(hào)轉(zhuǎn)為高頻載波信號(hào)。根據(jù)各條線路的長度不同，可以根據(jù)需要分為不同的區(qū)域個(gè)數(shù)，即各條線路的n可以不同。

為避免混頻現(xiàn)象，每條配電網(wǎng)輸電線路不同區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)處的零序電流載波信號(hào)源選擇不同頻率的調(diào)制信號(hào)，其頻率范圍：數(shù)十kHZ到數(shù)百kHZ，距離變電站越近的線路節(jié)點(diǎn)頻率越高，距離變電站越遠(yuǎn)的線路節(jié)點(diǎn)頻率越低。即對(duì)圖中的各頻率有：

f₁＞f₂＞···＞f_n (1)

由于線路、地、母線在發(fā)生故障后，可形成回路，因而高頻載波信號(hào)可以傳遞到母線接收器處接收，從而提取各節(jié)點(diǎn)的相位、幅值信息。

變電站變壓器處安裝有消弧線圈，通過調(diào)節(jié)消弧線圈，可以補(bǔ)償故障點(diǎn)到母線之間線路的零序電流，從而使得母線至故障點(diǎn)之間的零序電流幅值、相位信息會(huì)改變，基于此，可以通過分析提取的各節(jié)點(diǎn)的零序電流信號(hào)的幅值、相位變化信息，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位。

實(shí)施例2

假設(shè)將線路1分為了7個(gè)區(qū)域分段，即對(duì)于線路1來說，n＝7。各個(gè)區(qū)域分段節(jié)點(diǎn)的零序電流載波信號(hào)源的信號(hào)頻率分別為f₁＝100kHz、f₂＝90kHz、f₃＝80kHz、f₄＝70kHz、f₅＝60kHz、f₆＝50kHz、f₇＝40kHz。

現(xiàn)假設(shè)單相接地故障發(fā)生在線路1的第3區(qū)域。通過調(diào)節(jié)消弧線圈補(bǔ)償，故障點(diǎn)和母線間的零序電流幅值、相位會(huì)發(fā)生改變，即圖中傳統(tǒng)零序電流互感器1、零序電流載波信號(hào)源1-1、零序電流載波信號(hào)源1-2、零序電流載波信號(hào)源1-3會(huì)有零序電流信號(hào)幅值、相位的變化。

通過傳統(tǒng)零序電流互感器1～m檢測(cè)到的零序電流信息，可以判斷單相接地故障發(fā)生在線路1。

通過分析母線信號(hào)接收器提取到的高頻載波信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)頻率f₇～f₄在40kHZ～70kHZ之間的高頻載波信號(hào)幅值、相位沒有變化；頻率大于50kHZ(即頻率大于f₃)的高頻載波信號(hào)幅值、相位發(fā)生了變化，可以判斷故障點(diǎn)在線路1的區(qū)域3。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

雖然以上結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)。本實(shí)用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。