本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)故障處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)單相接地故障判別、隔離及綜合故障預(yù)判裝置。

背景技術(shù)：

在配電網(wǎng)中10kV、35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)普遍采用不接地方式運(yùn)行。其中單相接地故障占總故障數(shù)的70％以上，其中經(jīng)過事故查線分析接近93％的接地故障點(diǎn)發(fā)生在架空線路。目前電力公司針對此類故障僅通過試停來查找故障線路，因此單相接地事故發(fā)生后，為查找故障線路，不可避免地要對正常供電用戶多次反復(fù)停電，大大降低了對用戶的供電可靠性。在電力調(diào)度規(guī)程中規(guī)定，在10kV、35kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電力設(shè)備允許在故障環(huán)境運(yùn)行2個(gè)小時(shí)，但在此期間所有設(shè)備的對地電壓升高為線電壓，由此可能進(jìn)一步擴(kuò)大為兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地(短路)故障，損壞線路中的其他設(shè)備，而且接地故障的發(fā)生對于人身安全也有危險(xiǎn)。

目前普遍采用僅通過試停來查找故障線路的方式，而針對可選擇的斷路器，國內(nèi)外研究水平大多采用變電站加選線技術(shù)，柱上開關(guān)的檢測方法采用無方向性檢測，無方向性檢測方式只用零序電流的大小來判斷故障。這種檢測方法最大的問題是，沒有接地故障方向性位置判別，電源側(cè)開關(guān)沒有分段選擇性。當(dāng)發(fā)生10kV接地故障后，電源側(cè)開關(guān)直接跳閘，導(dǎo)致全線停電。

另外，在目前的單相接地故障判別并試送流程中，普遍采用“合上負(fù)荷開關(guān)試送故障線路，當(dāng)合到故障點(diǎn)后變電站內(nèi)出線電源開關(guān)保護(hù)動作跳閘隔離故障”的操作方式。結(jié)合運(yùn)行統(tǒng)計(jì)試送線路有30％的失敗率，如果變電站電源開關(guān)保護(hù)發(fā)生故障造成保護(hù)拒動，將造成上級保護(hù)動作，造成停電范圍的擴(kuò)大化，并且反復(fù)地沖擊故障點(diǎn)的送電行為將對電網(wǎng)設(shè)備和供電用戶造成很大的電源沖擊，影響供電可靠性。因此在電力單相或多相故障發(fā)生后，進(jìn)行輸電線路故障預(yù)判將大大降低電網(wǎng)事故擴(kuò)大化的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實(shí)用新型考慮將當(dāng)前普通的10kV、35kV配電線路主開關(guān)和線路分段開關(guān)改換為加裝了針對接地故障具有判定功能的接地電流方向性判別開關(guān)，在發(fā)生接地故障時(shí)，可以迅速鎖定故障點(diǎn)，瞬間隔離故障區(qū)間排除故障。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)電力故障的預(yù)判，本裝置加裝電力故障線上預(yù)判設(shè)備，可以通過遠(yuǎn)方遙控和遙調(diào)進(jìn)行故障線路的預(yù)判工作。

本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下：

一種電網(wǎng)單相接地故障判別、隔離及綜合故障預(yù)判裝置，包括接地故障判斷中心裝置、單相及多相故障預(yù)判裝置、輸電線路開關(guān)組件及位于輸電線路上的零序電壓檢測器和零序電流檢測器，零序電壓檢測器和零序電流檢測器輸出端與接地故障判斷中心裝置連接，用于向其輸入采集的零序電流和零序電壓信號；接地故障判斷中心裝置輸出端與輸電線路開關(guān)組件連接，用于根據(jù)零序電流和零序電壓的大小及其相角判斷接地故障發(fā)生在電源側(cè)或負(fù)荷側(cè)并在判斷為負(fù)荷側(cè)故障時(shí)控制輸電線路開關(guān)斷開；還包括一獨(dú)立電源和高壓發(fā)生器，獨(dú)立電源連接高壓發(fā)生器，高壓發(fā)生器輸出端與單相及多相故障預(yù)判裝置連接，為其提供高壓電源，供其對故障線路進(jìn)行高壓充電預(yù)判，以判斷故障線路的故障類型和是否具備試送能力；單相及多相故障預(yù)判裝置與輸電線路開關(guān)組件連接，用于在故障線路具備試送能力時(shí)閉合輸電線路開關(guān)；接地故障判斷中心裝置、單相及多相故障預(yù)判裝置通過通訊傳輸裝置與電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)服務(wù)器連接，用于向該系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)故障信號、開關(guān)動作信號及預(yù)判結(jié)果并接收系統(tǒng)發(fā)來的預(yù)判指令。

在配電線路上每個(gè)需要安裝主開關(guān)和線路分段開關(guān)的位置均安裝一個(gè)上述裝置，代替原有開關(guān)的工作，該裝置的零序電流檢測器和零序電壓檢測器裝在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的線路上，負(fù)責(zé)檢測線路中的零序電流和零序電壓，將檢測到的信號輸入接地故障判斷中心裝置內(nèi)。該裝置對輸入的零序電流和零序電壓進(jìn)行分析判斷。由于零序電流是充電電流，正常情況下，零序電流相角超前零序電壓90度(受泄露電流的影響，角度偏為60～85度)，接地故障判斷中心裝置內(nèi)預(yù)存零序電流和零序電壓的門檻值，當(dāng)采集到的零序電流和零序電壓大于門檻值，并且零序電流的相角超前零序電壓0-90度時(shí)，判斷為故障點(diǎn)在該裝置內(nèi)開關(guān)的電源側(cè)，開關(guān)不動作，而一旦零序電流的相角超前零序電壓180-270度時(shí)，則判斷為故障點(diǎn)在開關(guān)的負(fù)荷側(cè)，控制開關(guān)按相關(guān)保護(hù)定值時(shí)間啟動動作，將故障線路隔離。

導(dǎo)致接地故障引起開關(guān)跳閘的原因有很多，有些故障可能只是瞬時(shí)發(fā)生，故障很快會自動排除。這種情況下，如果繼續(xù)等待人工排除故障再送電，會影響供電效率。因此，本實(shí)用新型在該裝置中設(shè)置綜合故障預(yù)判裝置，該裝置由獨(dú)立電源供電，并經(jīng)高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓，高壓發(fā)生器以類似搖表測試原理對故障線路提供相電壓，以判斷故障線路的故障類型和是否具備試送能力。調(diào)度員通過調(diào)度自動話系統(tǒng)和通訊傳輸裝置對其進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控和遙調(diào)，對故障線路進(jìn)行高壓充電預(yù)判，如果預(yù)判能夠進(jìn)行送電，則進(jìn)行一次開關(guān)的操作工作。如果預(yù)判不能送電，則進(jìn)行人工排障。該裝置聯(lián)鎖接入配電線路，一次開關(guān)與預(yù)控線路之間有隔離線路裝置，不會對低壓二次產(chǎn)生高壓泄漏。

優(yōu)選的，所述的零序電流檢測器為零序電流互感器ZCT。

優(yōu)選的，所述的零序電壓檢測器為零序電壓互感器ZPD。

進(jìn)一步，所述的獨(dú)立電源由線上PT取電裝置和太陽能電池組成。若線路停電時(shí)，可由太陽能電池供電。

進(jìn)一步，所述的線上PT取電裝置為電子式電壓互感器。

優(yōu)選的，所述的高壓發(fā)生器為直流高壓發(fā)生器。

本實(shí)用新型的使用可以在發(fā)生單相接地故障的瞬間，能夠迅速定位故障點(diǎn)，并切除故障線路段，以保障大多數(shù)用戶的正常供電；同時(shí)，在故障發(fā)生并隔離故障線路后，能對故障線路進(jìn)行故障預(yù)判，并在具備試送電條件時(shí)及時(shí)送電，提高了送電的效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型方向性檢測原理圖；

圖3是本實(shí)用新型接入輸電線路后電網(wǎng)正常運(yùn)行原理圖；

圖4是本實(shí)用新型接入輸電線路后用戶1內(nèi)部故障開關(guān)動作原理圖；

圖5是本實(shí)用新型接入輸電線路后線路L2段內(nèi)故障開關(guān)動作原理圖；

圖6是本實(shí)用新型接入輸電線路后線路L1段內(nèi)故障開關(guān)動作原理圖；

圖中，ZCT、零序電流互感器，ZPD、零序電壓互感器，R、接地故障判斷中心裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型所述的電網(wǎng)單相接地故障判別、隔離及綜合故障預(yù)判裝置內(nèi)含兩個(gè)判斷系統(tǒng)，其一是單相接地故障判別及隔離系統(tǒng)，其二是綜合故障預(yù)判系統(tǒng)。單相接地故障判別及隔離系統(tǒng)首先包括一用于執(zhí)行判斷控制功能的接地故障判斷中心裝置(即智能控制器)，另外還包括位于輸電線路上的零序電流檢測器、零序電壓檢測器和輸電線路開關(guān)組件(參考圖2)，零序電流檢測器采用零序電流互感器ZCT，零序電壓檢測器采用零序電壓互感器ZPD，兩個(gè)檢測器與接地故障判斷中心裝置的輸入端連接，將采集到的線路上的零序電流和零序電壓值傳送給中心裝置。接地故障判斷中心裝置輸出端與輸電線路開關(guān)的控制端連接。接地故障判斷中心裝置根據(jù)方向性檢測原理(如圖2)及方向性的相位特性(正常情況，零序電流相角超前零序電壓60-85度)，判斷故障點(diǎn)是在開關(guān)的負(fù)荷側(cè)還是電源側(cè)，只有認(rèn)定為故障發(fā)生在負(fù)荷側(cè)時(shí)，才向輸電線路開關(guān)發(fā)送跳閘信號，將開關(guān)斷開，切除開關(guān)之后的故障線路，從而盡可能縮小停電范圍。接地故障判斷中心裝置還連接有一通訊傳輸裝置，通過該裝置將故障信號和開關(guān)動作信號傳遞給電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，供調(diào)度員及時(shí)查看故障信息，鎖定故障點(diǎn)。

綜合故障預(yù)判系統(tǒng)包括單相及多相故障預(yù)判裝置及為其提供高壓電源的獨(dú)立電源和高壓發(fā)生器，獨(dú)立電源由線上PT取電裝置和太陽能電池組成，其中線上PT取電裝置采用電子式電壓互感器，兩電源形成互補(bǔ)，保證預(yù)判系統(tǒng)的電能供應(yīng)。獨(dú)立電源經(jīng)高壓發(fā)生器與單相及多相故障預(yù)判裝置連接，為線路提供高電壓。所述高壓發(fā)生器采用直流高壓發(fā)生器。單相及多相故障預(yù)判裝置也與通訊傳輸裝置連接，接受電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的指令。故障發(fā)生后，調(diào)度員通過電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對該裝置進(jìn)行遙控，接到預(yù)判指令后，高壓發(fā)生器采用搖表測試原理對故障線路進(jìn)行高壓充電預(yù)判，如果預(yù)判能夠進(jìn)行送電，則閉合輸電線路開關(guān)送電。單相及多相故障預(yù)判裝置聯(lián)鎖接入輸電線路，其操作控制不會對無故障線路產(chǎn)生影響，保證了輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3-6為裝入本實(shí)用新型所述裝置后輸電線路正常運(yùn)行及各種故障類型下開關(guān)動作原理圖。圖中，各矩形框代表本實(shí)用新型內(nèi)含的輸電線路開關(guān)組件，分為設(shè)在架空線路上的線路分段開關(guān)K_分段和設(shè)在用戶進(jìn)線上的K_用戶，空心矩形代表開關(guān)合入狀態(tài)，實(shí)心矩形代表開關(guān)斷開狀態(tài)，L代表10kV架空線路，代表單相接地故障點(diǎn)。圖4所示是在用戶1進(jìn)線上發(fā)生單相接地故障，離故障點(diǎn)最近的K_用戶1檢測到故障點(diǎn)位于其負(fù)荷側(cè)，執(zhí)行分閘動作，將該線路與主線路隔離，其他線路正常運(yùn)行。圖5所示是在架空線路L2上發(fā)生單相接地故障，K_分段3判斷故障位于其電源側(cè)，不動作，而K_分段2判斷故障位于其負(fù)荷側(cè)，執(zhí)行分閘動作，將后面的線路與主線路隔離，前方線路正常運(yùn)行。圖6所示是在架空線路L1上發(fā)生單相接地故障，K_分段1檢測到故障位于其負(fù)荷側(cè)，執(zhí)行分閘動作，將后方線路切除。由此，可保證切除最小范圍的故障線路，保證其他線路的正常運(yùn)行。