專利名稱：智能動態(tài)配電網(wǎng)中性點接地方法與成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要是配電網(wǎng)中性點接地領(lǐng)域，特指一種智能動態(tài)配電網(wǎng)中性點接地方法與成套裝置，適用于6-66kV配電網(wǎng)中性點接地方式動態(tài)切換與線路故障點消弧處理和故障線路判斷切除。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)不同中性點接地方式對供電可靠性，內(nèi)過電壓水平和雷擊建弧率有較大的影響。配電網(wǎng)中性點接地方式是一個涉及配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路和設(shè)備的絕緣水平、繼電保護(hù)配置以及對通信系統(tǒng)、人身安全等諸多因素。配電網(wǎng)中性點接地方式有:(1)中性點對地絕緣；(2)中性點經(jīng)消弧線圈接地；(3)中性點經(jīng)電阻接地。每種接地方式具有不同的優(yōu)點和缺陷，以及適應(yīng)應(yīng)。中性點對地絕緣方式是最簡單的一種，主要用于電網(wǎng)電容電流小于IOA的配電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)簡單，供電可靠性較高，主要用于電網(wǎng)規(guī)模較小的農(nóng)村電網(wǎng)。中性點經(jīng)消弧線圈接地主要用于電容電流大于于IOA的配電網(wǎng)，為保證供電的連續(xù)性和可靠性，規(guī)程規(guī)定可以帶單相接地故障運行2小時。這是基于以架空線為主的配電線路的接地故障大多為瞬時性故障，經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的故障點殘流小于電網(wǎng)熄弧臨界值，可促使電弧熄滅，使故障恢復(fù)使供電可靠性得到提高。配電網(wǎng)采用預(yù)調(diào)式消弧線圈接地是控制接地電流降低配電網(wǎng)雷擊建弧率的主要措施。但消弧線圈接地又存在一些問題，因為配電網(wǎng)永發(fā)生永久性接地故障，如絕緣子、電纜頭擊穿，絕緣導(dǎo)線雷擊斷線并落地，經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的故障點殘流雖小于電網(wǎng)熄弧臨界值，但并不能讓故障點的絕緣得到恢復(fù)，當(dāng)有人接觸時會發(fā)生人身安全事故。另外，由于經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的故障點殘流小，帶來了配電網(wǎng)接地選線的困難，雖然國內(nèi)外在接地選線上做了大量的研究，但至今仍未找到對補(bǔ)償電網(wǎng)可靠的接地選線方法，以至于補(bǔ)償電網(wǎng)接地選線問題目前仍是世界性的技術(shù)難題。配電網(wǎng)中性點小電阻接地方式用于帶零序保護(hù)的配電網(wǎng)，當(dāng)單相接地故障發(fā)生時，通過零序保護(hù)把故障線路切除。但這種接地方式最大的缺陷就是配電網(wǎng)一旦發(fā)生單相接地就會跳閘，特別是在多雷地區(qū)會造成雷擊跳閘率居高不下，使配電網(wǎng)供電可靠性大幅度下降，同時也加大了配電開關(guān)設(shè)備的磨損，降低了開關(guān)設(shè)備的使用壽命。我們國家的配電網(wǎng)，有架空線路，電纜線路和架空電纜混合線路。在架空線路中有架空裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線。配電網(wǎng)的接地故障即有瞬時性故障又有永久性故障，選用消弧線圈接地方式可以消除瞬時性故障，提高供電可靠性，但如發(fā)生永久性故障，故障點的絕緣長時間得不到切除會帶來很大的安全風(fēng)險，如單相絕緣導(dǎo)線斷線落地，國內(nèi)已發(fā)生多起由絕緣導(dǎo)線單相斷線落地引起的觸電傷亡事故。還有補(bǔ)償電網(wǎng)的接地選線問題，國內(nèi)外雖進(jìn)行了大量的研究，但至今仍未能解決補(bǔ)償電網(wǎng)精硝接地選線問題。此外，由于電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電容電流的增大又帶來了消弧線圈容量限制的技術(shù)瓶頸。小電阻接地方式雖沒有這些問題，但這種方式電網(wǎng)一旦發(fā)生單相接地，不論是瞬時性故障，還是永久性故障都通過零序保護(hù)把故障線路切除，其供電可靠性又得不到保障，尤其是多雷區(qū)，會加大雷擊跳閘率，還會加大開關(guān)設(shè)備的磨損，降低設(shè)備使用壽命。因而，能找到一種即能綜合消弧線圈接地方式和小電阻接地的優(yōu)點，又能避免這兩種接地方式的缺點，即在電網(wǎng)發(fā)生瞬時性接地故障時能通過消弧線圈接地方式消除故障點，使故障點絕緣恢復(fù)，提高供電可靠性；在電網(wǎng)發(fā)生永久性接地故障時能通過小電阻接地方式找出并切除故障線路確保設(shè)備和人身安全，達(dá)到理想的動態(tài)接地方法是我們要實現(xiàn)的主要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前配電網(wǎng)中性點接地存在的問題，發(fā)明了一種智能動態(tài)配電網(wǎng)中性點接地方法與成套裝置。該發(fā)明綜合了配電網(wǎng)經(jīng)消弧線圈接地和小電阻的接地的優(yōu)點，即配電網(wǎng)先運行于消弧線圈接地消除電網(wǎng)瞬時性接地故障，降低配電網(wǎng)雷擊建弧率，提高供電可靠性；如為永久性接地故障動態(tài)轉(zhuǎn)換為電阻接地方式，通過零序電流法選擇并切除故障線路，解決了電網(wǎng)的安全問題。該發(fā)明同時解決了補(bǔ)償電網(wǎng)接地選線這一世界級的技術(shù)難題。使用該方法與成套裝置的變電所各饋線必須安裝零序電流互感器，零序電流互感器二次測量信號送進(jìn)計算機(jī)控制器(9)。計算機(jī)控制器(9)具備電容電流測量功能，電網(wǎng)單相接地故障處理功能，接地方式動態(tài)切換控制功能，對接地故障線路的接地選線功能和對各饋線斷路器的控制功能。還具備遠(yuǎn)方通信功能。本發(fā)明具有下述優(yōu)點:
1、由于在配電網(wǎng)單相接地故障發(fā)生時，成套裝置首先運行于配電網(wǎng)經(jīng)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，且消弧線圈屬于預(yù)調(diào)式，響應(yīng)速度快，能瞬時輸出補(bǔ)償電流，可有效控制接地點的故障殘流在熄弧臨界值以下，促使瞬時性接地故障快速熄弧，恢復(fù)線路絕緣，大幅度降低配電網(wǎng)雷擊建弧率和跳閘率。即首先解決了配電線路瞬時性故障的絕緣恢復(fù)問題，保留了配電網(wǎng)經(jīng)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的優(yōu)點，克服了配電網(wǎng)經(jīng)小電阻接地方式的一發(fā)生接地就跳閘的缺點，大幅度地提高了配電網(wǎng)供電可靠性。2、在配電網(wǎng)發(fā)生永久性單相接地故障時，裝置動態(tài)切換為小電阻接地方式，通過變電所饋線零序電流互感器檢出故障線路，并由計算機(jī)測控裝置控制斷開故障線路。這保留了配電網(wǎng)小電阻接地方式中的快速切除接地故障線路的優(yōu)點，克服了消弧線圈接地方式中的不能判別并切除接地故障線路帶來的安全風(fēng)險，解決了配電網(wǎng)經(jīng)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式中接地選線這一世界性的技術(shù)難題。


圖1為成套裝置接線圖、圖中(I)為高壓側(cè)繞組曲折連接的接地變壓器，用于引出6-20kv電網(wǎng)中性點，高壓側(cè)繞組曲折連接方式為的是減小零序阻抗，便于補(bǔ)償電流輸出；(2)為消弧回路開關(guān)，(3)為電阻回路開關(guān)，這二臺開關(guān)要求電壓等級與電網(wǎng)額定電壓相一致，用這二臺開關(guān)實現(xiàn)接地方式的動態(tài)切換；(4)為可調(diào)電抗器即消弧線圈，采用智能型楔入式平滑可調(diào)電抗，為的是補(bǔ)償電流無級調(diào)節(jié)，便于多臺自動并聯(lián)，解決目前單臺容量不能滿足要求的技術(shù)瓶頸；(5)為阻尼電阻器，用于阻尼在可調(diào)電抗器調(diào)感和運行時由消弧線圈電感和電網(wǎng)對地電容所產(chǎn)生的諧振；(6)為阻尼電阻短接開關(guān)，采用真空接觸器，用于在電網(wǎng)接地故障處理時把阻尼電阻短接，便于補(bǔ)償電流輸出，并保護(hù)阻尼電阻；(7)為小電阻接地方式的電阻器，阻值為10-20 Ω，通流容量按電容電流值，時間接10秒考慮；(8)為中性點電壓互感器，用于檢測電網(wǎng)中性點位移電壓及其變化；(9)為計算機(jī)測控系統(tǒng)，采用工業(yè)控制機(jī)或PLC可編程控制器加外圍電路組成，用于對電容電流測量、接地方式動態(tài)切換控制、電網(wǎng)單相接地故障處理、故障線路的接地選線和對各饋線斷路器的投切控制。還有遠(yuǎn)方通信，將信息傳遞到集控中心或調(diào)度等生產(chǎn)指揮部門。圖2為成套裝置工作流程圖。
具體實施例方式該方法與成套裝置適用于各饋線安裝零序電流互感器的變電所，零序電流互感器二次測量信號必須送進(jìn)計算機(jī)控制器，計算機(jī)控制器還必須能對變電所的各饋線開關(guān)進(jìn)行控制。當(dāng)成套裝置接入電網(wǎng)，或電網(wǎng)運行方式發(fā)生變化后，消弧回路開關(guān)閉合，電阻回路開關(guān)斷開，阻尼電阻短接開關(guān)斷開，配電網(wǎng)首先運行于中性點經(jīng)消弧線圈接地狀態(tài)，計算機(jī)測控系統(tǒng)啟動電容電流測量程序?qū)﹄娋W(wǎng)電容電流進(jìn)行測量，調(diào)整補(bǔ)償電流使其Il-1c^ I5, I5為預(yù)設(shè)殘流控制值。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，首先由計算機(jī)測控系統(tǒng)短接阻尼電阻退出接阻尼電阻器以利于補(bǔ)償電流的輸出，消弧回路輸出補(bǔ)償電流込對故障點接地電流進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的殘流小于熄弧臨界值，如為瞬時性故障，接接地電弧會在一定的時間間隔T內(nèi)熄滅，此時中性點電壓互感器測得的位移電壓Un小于預(yù)設(shè)值Uk，證明故障點絕緣恢復(fù)，電網(wǎng)恢復(fù)正常運行。當(dāng)故障為永久性故障時，消弧線圈補(bǔ)償一定的時間T后，故障點絕緣仍未恢復(fù)，此時中性點電壓互感器測得的位移電壓Un大于預(yù)設(shè)值Uk,證明故障點絕緣沒有恢復(fù)，計算機(jī)測控系統(tǒng)首先閉合電阻回路開關(guān)(3)，然后再斷開消弧回路開關(guān)(2)，動態(tài)轉(zhuǎn)換為小電阻接地方式，此時由安裝在變電所各饋線的零序電流互感器檢測各饋線的零序電流以確定故障線路，然后由計算機(jī)測控系統(tǒng)控制斷開故障線路開關(guān)，切除故障線路。通過遠(yuǎn)傳通信系統(tǒng)把故障線路上報生產(chǎn)指揮部門請求對故障線路進(jìn)行檢修。成套裝置再回歸到初始消弧線圈接地狀態(tài)，并對電網(wǎng)電容電流進(jìn)行測量，調(diào)整到最佳的預(yù)補(bǔ)償狀態(tài)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若 干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)智能配電網(wǎng)中性點接地方法與成套裝置，包括接地變壓器(I)、消弧回路開關(guān)(2)、電阻回路開關(guān)(3)、可調(diào)電抗器(4)、阻尼電阻器(5)、阻尼電阻短接開關(guān)(6)、電阻器(7)、中性點電壓互感器(8)和計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)組成，其特征在于配電網(wǎng)中性點接地方式可以動態(tài)切換，即當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，成套裝置先運行于配電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地，經(jīng)過一定時間段T后如接地故障未消除，再動態(tài)轉(zhuǎn)換為小電阻接地方式，通過檢測各饋線的零序電流，斷開故障饋線開關(guān)切除故障線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能配電網(wǎng)中性點接地方法，其特征在于:變電所各饋線開關(guān)安裝零序電流互感器，檢測饋線零序電流信號送入計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)，計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)判斷故障線路(接地選線)，控制饋線開關(guān)切除故障線路和對故障進(jìn)行分析統(tǒng)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能配電網(wǎng)中性點接地方法，其特征在于:當(dāng)成套裝置接入電網(wǎng)，或電網(wǎng)運行方式發(fā)生變化后，消弧回路開關(guān)(2)在閉合狀態(tài)，電阻回路開關(guān)(3)在斷開狀態(tài)，阻尼電阻短接開關(guān)(6)在斷開狀態(tài)，計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)啟動電容電流測量程序?qū)﹄娋W(wǎng)電容電流進(jìn)行測量，測出電網(wǎng)電容電流Ic,，調(diào)整補(bǔ)償電流Iy使其IfIcS I5, I5為預(yù)設(shè)殘流控制值，成套裝置首先運行于中性點經(jīng)預(yù)調(diào)式消弧線圈接地狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能配電網(wǎng)中性點接地方法，其特征在于:當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，首先由計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)控制阻尼電阻短接開關(guān)(6)閉合短接阻尼電阻器(5)，消弧回路輸出補(bǔ)償電流L對故障點接地電流進(jìn)行補(bǔ)償，促使接地電弧熄滅，如中性點電壓互感器測得的位移電壓Ud小于預(yù)設(shè)值Uk，故障點絕緣恢復(fù)，電網(wǎng)恢復(fù)正常運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能配電網(wǎng)中性點接地方法，其特征在于:在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，消弧線圈補(bǔ)償一定的時間T后，故障點絕緣仍未恢復(fù)，中性點位移電壓Ud仍大于預(yù)設(shè)值Uk，計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)閉合電阻回路開關(guān)(3)，斷開消弧回路開關(guān)(2)，動態(tài)轉(zhuǎn)換為小電阻接地方式，此時由安裝在變電所各饋線的零序電流互感器檢測各饋線的零序電流以確定故障線路，然后由計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)判斷故障線路，斷開故障線路開關(guān)，切除故障線路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能動態(tài)配電網(wǎng)中性點接地方法與成套裝置，包括接地變壓器(1)、消弧回路開關(guān)(2)、電阻回路開關(guān)(3)、可調(diào)電抗器(4)、阻尼電阻器(5)、阻尼電阻短接開關(guān)(6)、電阻器(7)、中性點電壓互感器(8)和計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)組成。其技術(shù)特點為配電網(wǎng)中性點接地方式可以由消弧線圈接地方式動態(tài)轉(zhuǎn)換為小電阻接地方式。在裝置接入電網(wǎng)或電網(wǎng)運行方式變化時，裝置首先工作于消弧線圈接地方式。裝置對電容電流進(jìn)行測量，并調(diào)整電感電流，使IL-IC≤Iδ，Iδ為預(yù)設(shè)殘流控制值。當(dāng)電網(wǎng)如發(fā)生單相接地故障時，裝置輸出電感電流對接地故障電流進(jìn)行補(bǔ)償消弧。如為瞬時性故障，經(jīng)消弧補(bǔ)償后使故障消除；如為永久性故障，即經(jīng)一定時間T后如接地故障仍未消除，則動態(tài)轉(zhuǎn)換為電阻接地方式，通過檢測各饋線的零序電流判斷并斷開故障線路。
文檔編號H02H7/26GK103208788SQ20131007449
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者李景祿, 李政洋, 周易龍 申請人:李景祿