本發(fā)明涉及電路保護
技術領域：
，具體涉及快速開關型消弧消諧裝置及其運行方法。
背景技術：
：：現(xiàn)有中的選線、單相接地故障的保護裝置一般都各自獨立的，研究電纜，架空線及混聯(lián)線路等各種不同線路條件下，發(fā)生各種類型單相接地故障類型對配電網的安全性保護具有重要的意義。現(xiàn)有的故障判別方法主要有一下幾種，現(xiàn)分析其特點如下：對低阻接地不敏感、硬件閾值的設定需要根據(jù)專家經驗，不同的系統(tǒng)閾值一般不同，增加了判別的難度、實現(xiàn)較為困難或者需要收集大量的故障數(shù)據(jù)，且不能判斷具體的故障相。而選線保護長期成為現(xiàn)場運行中的一大難題，其難點主要體現(xiàn)在五個方面：(1)故障穩(wěn)態(tài)信號微弱，檢測靈敏度低(2)單相接地狀況復雜，故障點電弧影響大(3)現(xiàn)場干擾大，信噪比小(4)消弧線圈補償度影響大(5)故障暫態(tài)特性復雜。技術實現(xiàn)要素：：本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有的技術缺陷，提供一種使用方便，綜合性能全面、接地故障選線以及判別速度快，準確性高的快速開關型消弧消諧裝置及其運行方法。本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現(xiàn)：快速開關型消弧消諧裝置，其特征在于：包括運行監(jiān)測模塊、自動恢復模塊、接地故障控制模塊、接地選線模塊、故障報警模塊、時間記憶模塊、消諧模塊和遠傳模塊，所述的自動恢復模塊與運行監(jiān)測模塊進行連接，所述的接地故障控制模塊與自動恢復模塊進行連接，所述的接地選線模塊與接地故障控制模塊進行連接，所述的故障報警模塊與接地選線模塊進行連接，所述的時間記憶模塊與故障報警模塊進行連接，所述的消諧模塊與接地故障控制模塊進行連接，所述的遠傳模塊分別與故障報警模塊和時間記憶模塊進行連接。所述的裝置還包塊過電壓保護模塊。所述的裝置還包括電壓互感器、電流互感器和消弧電路器，所述的電壓互感器連接在運行監(jiān)測模塊上，所述的電流互感器連接在基底選線模塊上，所述的消弧電路器連接在自動回復模塊和接地故障控制模塊之間。所述的接地故障控制模塊的運行方法包括以下步驟，a、監(jiān)測PT二次側開口三角零序電壓；b、判斷是否出現(xiàn)零序電壓，若是出現(xiàn)零序電壓則進入步驟c，若未出現(xiàn)零序電壓則進入步驟a；c、對零序電壓頻率是否為工頻，若不是工頻，則得出結論，判斷為高頻、分頻鐵磁諧振，發(fā)出信號使得響應消諧裝置動件；若是工頻則進入步驟d；d、讀取三相電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，若其中一相或兩相為正常相電壓，其他相電壓為零，則判斷發(fā)生了PT一次側斷線故障，系統(tǒng)發(fā)出警告信號；若出現(xiàn)的不是這種情況則進入步驟e；e、在PT的中性點與大地之間投入一個正常閉合的單相接地開關，此時，使接地開關跳閘，并迅速重合；f、判斷開口三角電壓是否為存在，若存在則判斷為單相接地故障；若不是則判斷為判斷為基頻鐵磁諧振，發(fā)出信號使得響應消諧裝置動作。接地選線模塊的運行方法包括以下步驟。當發(fā)生接地時，零序電壓觸發(fā)選線裝置進入采集狀態(tài)采集各回路零序電流，經過處理取出各回路第一階段零序電流數(shù)據(jù)后；如果是弧光接地，消弧設備把弧光接地強行變?yōu)榻饘俳拥?，選線裝置再進行采集狀態(tài)采集各回路零序電流，得到第二階段零序電流數(shù)據(jù)；然后將各回路第二階段零序電流數(shù)據(jù)減去相對應的第一階段零序電流數(shù)據(jù)得到增量值，增量最大的一路線即為故障線。所述的過電壓保護模塊為自脫離免維護組合式過電壓保護器。所述的消諧模塊為抗飽和電壓互感器并在一次繞組中性點加裝半導體自限流強阻尼抑制器。本發(fā)明首先通過監(jiān)測電磁電壓互感器二次側開口三角是否出現(xiàn)零序電壓來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了單相接地、PT鐵磁諧振和PT斷線故障，若零序電壓為零，則系統(tǒng)繼續(xù)進入監(jiān)測狀態(tài)；若零序電壓不為零，則對零序電壓頻率進行分析來判斷故障是否為高頻或分頻諧振。若頻率不是工頻，則判斷發(fā)生了高頻或分頻諧振，發(fā)出信號使得相應消除諧振裝置動作；若頻率為工頻則進一步判斷故障類型。讀取三相電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，若其中一相或兩相為正常相電壓，其他相電壓為零，則判斷發(fā)生了PT一次側斷線故障，系統(tǒng)發(fā)出警告信號；若出現(xiàn)的不是這種情況，則進一步判斷是單相接地故障還是基頻鐵磁諧振。在PT的中性點與大地之間投入一個正常閉合的單相接地開關，此時，使接地開關跳閘，并迅速重合。若開口三角電壓是由諧振引起的，則接地開關的斷開切斷了PT的零序回路，破壞了諧振條件，再次重合不會導致產生新的激發(fā)和諧振，而是恢復正常運行，開口三角電壓為0，判斷為基頻鐵磁諧振，發(fā)出信號使得響應消諧裝置動作；若開口三角電壓是由單相接地故障產生的，則接地開關斷開重合后，開口三角電壓仍然超過閾值，且單相開關的重合不影響PT原定的電壓指示功能，判斷為單相接地故障，并運行下一個子程序。研究電纜，架空線及混聯(lián)線路等各種不同線路條件下，發(fā)生各種類型單相接地故障類型時的判別方法，旨在為故障選線、定位及快速開關消弧裝置動作提供原始依據(jù)。根據(jù)對配電網相關故障的理論分析與仿真計算，對各種可引起PT二次側開口三角電壓值升高的故障類型和故障機理進行理論分析，歸納總結各種故障類型的特征參量規(guī)律；并利用EMTP電磁暫態(tài)仿真軟件建立不同故障類型的仿真模型，計算得到相關特征參量值，與理論分析結果相互驗證。中性點不接地配電系統(tǒng)引起PT開口三角零序電壓升高的故障類型有單相接地故障、鐵磁諧振諧振和PT斷線故障，經過前期研究和本期驗證整理得到這三種故障類型特征參量列表如下：配電網常見故障類型的特征參量在對各種故障類型的理論分析和仿真計算基礎上，提出快速、高效的單相接地故障、PT鐵磁諧振及PT斷線故障的判別方法，根據(jù)故障判別方法，計算機編程實現(xiàn)快速開關型消弧消諧裝置故障判別方法及相關動作策略。本發(fā)明綜合考慮現(xiàn)有選線方法的不足，針對中性點不接地系統(tǒng)，利用電弧熄滅前后故障線路零序電流變化最大的原則，結合群體比幅比相法、主動式電流增量法進行故障選線方法研究。同時，為保證信號判別的準確性，對零序電壓和零序電流進行預處理，采用Butterworth數(shù)字濾波器、LMS自適應濾波器、卡爾曼濾波器等方法對信號進行有效的處理，提取更可靠的信號成分，提高選線正確率。通過國內外各種接地方式故障定位方法調研報告通過對國內外研究現(xiàn)狀和現(xiàn)有定位保護技術的分析和評價，本發(fā)明考慮利用快速開關合閘前后故障線路零序電流變化最大的原則，將幾種定位方法相結合，采用FTU等方法進行故障區(qū)間定位。本發(fā)明功能：運行監(jiān)測功能：正常運行時裝置面板上顯示系統(tǒng)運行電壓，并可與上一級實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳，還能向外部回路提供二次電壓信號，取代常規(guī)的PT柜及其監(jiān)測儀表。接地故障控制功能：系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，裝置能在3ms之內將故障相直接接地，裝置控制器發(fā)出報警并輸出繼電器接點信號，熄滅接地電弧，將非故障相的弧光接地過電壓限制在線電壓的安全水平，有效地控制故障的進一步發(fā)展，并能維持系統(tǒng)帶單相接地故障至少運行2小時，以保證足夠的倒閘操作時間。同時控制器需要聯(lián)動控制架空線路的戶外柱上開關，當總站合閘立即發(fā)出信號合戶外柱上分相開關，當總站分閘立即發(fā)出信號分戶外柱上分相開關。同時對戶外柱上分相開關的狀態(tài)進行監(jiān)控。接地選線功能：作為總站選線控制裝置，能對各分站選線數(shù)據(jù)接收并綜合判斷，找出具體故障線路；基于最大增量原理的小電流選線模塊，根據(jù)電弧熄滅前后各條線路零序電流的變化，快速準確地選出故障線路，并在面板上給出故障線號。無論消弧裝置接地保護功能是否投入運行，小電流選線裝置應能正常工作。自動恢復功能：裝置動作30S后自動復位一次，若屬于瞬時性接地故障則不再動作，系統(tǒng)恢復正常運行，若屬于永久性接地故障則故障相接地開關再一次合閘后不再分閘。裝置具有遠方復位的功能，滿足無人職守變電站的要求。裝置動作后又發(fā)生非故障相絕緣對地擊穿時，故障相接地開關在5ms左右快速分閘，避免發(fā)生兩相短路，同時無需人為干預自動做好下次動作準備。過壓限制功能：裝置內應裝設自脫離免維護組合式過電壓保護器，應能把發(fā)生在相對地和相與相之間的過電壓限制到較低的水平，發(fā)生單相弧光接地時可把過電壓限制在線電壓的安全水平。消除諧振功能：裝置采用抗飽和電壓互感器并在一次繞組中性點加裝半導體自限流強阻尼抑制器，能有效破壞鐵磁諧振條件，強迫電壓互感器退出飽和狀態(tài)，防止深度飽和引起電壓互感器嚴重過載。故障報警功能：當系統(tǒng)運行電壓高于控制器整定的過電壓值時，裝置面板顯示過電壓故障、三相電壓值、并提供報警信號；當系統(tǒng)電壓低于測控裝置整定的低電壓值時，測控裝置顯示屏顯示低電壓故障、三相電壓值、并提供報警信號。事件記憶功能：裝置可記錄不小于20次故障的類型、發(fā)生時間及故障時的電氣量，為故障的分析與處理提供有效信息，還能記錄現(xiàn)場參數(shù)設置和功能設置的時間，便于事故分析。數(shù)據(jù)遠傳功能：裝置應設置RS-485和光纖接口對外通訊,能與南瑞微機光纖總控進行數(shù)據(jù)交換，采用協(xié)議與南瑞協(xié)調，用戶可以通過南瑞微機光纖總控實時監(jiān)測運行狀態(tài)、系統(tǒng)電壓，調閱事件參數(shù)。自限流強阻尼抑制器：能夠實現(xiàn)連續(xù)快速消諧，基波諧振的消諧時間約為1.56s，分頻諧振的消諧時間約為2.1s左右。在3.5倍過電壓下，限流消諧器能夠將PT激磁電流限制在100mA以下。與現(xiàn)有技術的優(yōu)點分析：參數(shù)市面產品本發(fā)明消弧接地時間100-160ms左右≤15ms分閘時間80ms左右≤5ms接地選相時間20-40ms≤3ms接地選線時間20-40ms≤3ms利用電阻的阻尼作用，可破壞其諧振條件，使諧振消除。SIDR串聯(lián)安裝在PT中性點與地之間，正常運行狀態(tài)下電阻為40kΩ左右，而PT一次繞組的阻抗為兆歐級，因此不會對PT的各項性能產生影響，同時也不會明顯改變系統(tǒng)的各項參數(shù)。當PT發(fā)生諧振時鐵芯飽和，一次繞組激磁電流增加，一次限流消諧器溫度升高，電阻值快速增大，發(fā)揮出阻尼作用。而且諧振能量越大，一次限流消諧器的消諧時間越短?？焖贁嗦菲鳎嚎煞窒嗫刂?三相三機構，單相控制)，采用特制帶觸發(fā)間隙真空泡，可在收到合閘信號后2us導通開關，解決了快速熄滅電弧的問題。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明快速消弧消諧，多參量快速開關故障判別法，接地故障選線以及判別速度快，準確性高，綜合性能全面。附圖說明：圖1為本發(fā)明快速開關型消弧消諧裝置系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明快速開關型消弧消諧裝置的運行方法示意圖圖3為本發(fā)明實施例四回路零序電流選線示意圖。具體實施方式：為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作新特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，快速開關型消弧消諧裝置，包括運行監(jiān)測模塊、自動恢復模塊、接地故障控制模塊、接地選線模塊、故障報警模塊、時間記憶模塊、消諧模塊和遠傳模塊，自動恢復模塊與運行監(jiān)測模塊進行連接，接地故障控制模塊與自動恢復模塊進行連接，接地選線模塊與接地故障控制模塊進行連接，故障報警模塊與接地選線模塊進行連接，時間記憶模塊與故障報警模塊進行連接，消諧模塊與接地故障控制模塊進行連接，遠傳模塊分別與故障報警模塊和時間記憶模塊進行連接。裝置還包塊過電壓保護模塊。裝置還包括電壓互感器、電流互感器和消弧電路器，電壓互感器連接在運行監(jiān)測模塊上，電流互感器連接在基底選線模塊上，消弧電路器連接在自動回復模塊和接地故障控制模塊之間。如圖2所示，快速開關型消弧消諧裝置的運行方法，接地故障控制模塊的運行方法包括以下步驟，a、監(jiān)測PT二次側開口三角零序電壓；b、判斷是否出現(xiàn)零序電壓，若是出現(xiàn)零序電壓則進入步驟c，若未出現(xiàn)零序電壓則進入步驟a；c、對零序電壓頻率是否為工頻，若不是工頻，則得出結論，判斷為高頻、分頻鐵磁諧振，發(fā)出信號使得響應消諧裝置動件；若是工頻則進入步驟d；d、讀取三相電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，若其中一相或兩相為正常相電壓，其他相電壓為零，則判斷發(fā)生了PT一次側斷線故障，系統(tǒng)發(fā)出警告信號；若出現(xiàn)的不是這種情況則進入步驟e；e、在PT的中性點與大地之間投入一個正常閉合的單相接地開關，此時，使接地開關跳閘，并迅速重合；f、判斷開口三角電壓是否為存在，若存在則判斷為單相接地故障；若不是則判斷為判斷為基頻鐵磁諧振，發(fā)出信號使得響應消諧裝置動作。如圖3所示，共1#、2#、3#和4#四個回路，四個回路對應的電流分別為，i1、i2、i3、和i4，當發(fā)生接地時，零序電壓會觸發(fā)選線裝置進入采集狀態(tài)采集各回路零序電流，經過濾波處理取出各回路第一階段零序電流數(shù)據(jù)。如1、2、3、4#線的電流分別為+4A、+5A、+6A、-15A。如果是弧光接地，消弧設備把弧光接地強行變?yōu)榻饘俳拥?，選線裝置再進行采集狀態(tài)采集各回路零序電流，得到第二階段零序電流數(shù)據(jù)。此時接地1、2、3、4號線的電流方向一致，可能約為+4A、+5A、+6A、+5A，此時四條線路電流分別與第一階段的+4A、+5A、+6A、-15A分別相減的增量差為0A、0A、0A、20A，故障線(4號線)的增量為20A，是增量最大的一路線，即可選出故障線。處理是進行對各回路零序電流進行濾波處理。過電壓保護模塊為自脫離免維護組合式過電壓保護器。消諧模塊為抗飽和電壓互感器并在一次繞組中性點加裝半導體自限流強阻尼抑制器。本發(fā)明的裝置設置在控制柜內，控制柜的技術參數(shù)如下：額定電壓：10kV最高工作電壓：12kV額定電流：630A額定短路開斷電流:40kA機械合閘時間小于:≤15ms機械分閘時間小于:≤6ms電氣合閘時間小于:≤2us接地選相時間:≤3ms接地選線時間:≤3ms絕緣水平：設備1分鐘工頻耐壓42kV，雷電沖擊耐壓:75kV。動穩(wěn)定電流：100kA(峰值)開關柜外形尺寸mm(高×寬×深)：2300×800(1000)×1500(標準柜)以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。當前第1頁1 2 3