本發(fā)明涉及一種電力網(wǎng)試驗，尤其是涉及一種真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個涉及電力系統(tǒng)諸多方面的綜合性技術(shù)課題，它直接關(guān)系到供電可靠性、線路和設(shè)備的絕緣水平、單相短路電流對設(shè)備的損傷程度、繼電保護(hù)裝置的功能以及對通信系統(tǒng)、人身安全的影響。與輸電網(wǎng)僅采用中性點直接接地不同，配電網(wǎng)主要采用中性點對地絕緣、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)電阻接地這三種接地方式，而每種接地方式都有不同的特點和適用場合。目前我們國家主要有三種：①自動消弧線圈接地方式、這種接地方式占有80%的比例；②電阻接地方式、主要應(yīng)用在廣州、深圳、上海、北京等大中城市以電纜為主的配電網(wǎng)；③中性點對地絕緣方式，主要應(yīng)用在農(nóng)村小規(guī)模架空線路為主的配電網(wǎng)。

隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，特別是架空電纜混合配電線路的大量應(yīng)用和絕緣導(dǎo)線的大量應(yīng)用，使配電網(wǎng)接地方式上遇到了一些難以突破的技術(shù)瓶頸，如：消弧線圈接地方式的安全瓶頸、選線瓶頸和容量瓶頸；電阻接地方式的供電可靠性瓶頸和安全瓶頸。這些技術(shù)瓶頸嚴(yán)重地影響了配電網(wǎng)的供電可靠性和人身安全，己到了非解決不可的地步。因而研究配電網(wǎng)中性點接地方式在發(fā)展中遇到的技術(shù)瓶頸，研究突破這些技術(shù)瓶頸的方法與措施。是提高配電網(wǎng)的供電可靠性與安全性的迫切需要，特別找到配電網(wǎng)中性點接地的新方法、新技術(shù)，或者通過研究開發(fā)出新的配電網(wǎng)中性點接地裝置，去實現(xiàn)配電網(wǎng)中性點接地的更新?lián)Q代是非常必要的。

中性點經(jīng)消弧線圈接地主要用于電容電流大于于10A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)精準(zhǔn)可靠的接地選線方法。專利文獻(xiàn)2009101891816中公開了一種中性點接地系統(tǒng)故障選線裝置，能夠相對快速準(zhǔn)確的選出中性點接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障的饋線，但是配電網(wǎng)接地選線的精度仍然有待提高；專利文獻(xiàn)2015102467450中公開了一種中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法，基于調(diào)容式消弧線圈自身，不依靠過多的外部設(shè)備，擾動信號的幅值可控，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，使得擾動信號在不同接地電阻情況下，都能有足夠的強(qiáng)度被檢測到，提高了方案的可操作性，但是其在配電網(wǎng)中的實際使用效果仍然有待研究。

目前，我國10kV配網(wǎng)普遍采用不接地形式或經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地形式（小電流接地系統(tǒng)），由于故障電流小，系統(tǒng)可帶故障持續(xù)運行一定時間，不影響對負(fù)荷的連續(xù)供電，因此提升了供電可靠性。但是，由于故障電流微弱、接地過程復(fù)雜、電弧不穩(wěn)定等原因，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的檢測一直是一項重要工作，尤其是經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)，成功選線的準(zhǔn)確率最低。目前，市場上針對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的選線裝置已經(jīng)很多，但是質(zhì)量參差不齊，亟需開發(fā)一種試驗平臺，對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線裝置的實驗檢測工作，增強(qiáng)小電流接地故障選線裝置的檢測能力，提升相關(guān)入網(wǎng)設(shè)備的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于國家電網(wǎng)的已有實驗室，搭建了真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，用于小電流接地系統(tǒng)單相故障選線裝置的測試，針對市場上現(xiàn)有各廠家的產(chǎn)品進(jìn)行實驗測試并給出綜合評價，以提高接入電網(wǎng)的故障選線裝置產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，包括：

降壓變壓器、調(diào)壓變壓器、升壓變壓器、電容器、柱上開關(guān)、多條試驗線路、故障選線裝置以及故障消弧裝置，其中，所述試驗線路、故障選線裝置以及故障消弧裝置均連接至10kv母線上；10kv母線通過外部線路上的降壓變壓器、調(diào)壓變壓器、升壓變壓器連接至外部10kv南纜線；電容器配置在多條試驗線路上，上述各線路上配置有柱上開關(guān)；所述真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)以電容器組的集中參數(shù)代替線路分布參數(shù)模擬真實配電網(wǎng)的參數(shù)。

進(jìn)一步的，試驗系統(tǒng)通過降壓變壓器、調(diào)壓器、升壓變壓器與外網(wǎng)安全隔離，不影響外網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

進(jìn)一步的，試驗系統(tǒng)包括三條試驗線路，可選接五條實際線路中的三條，所述五條實際線路包含電纜線路一條、架空線路兩條、混合線路兩條，通過選擇各條線路中投切的電容容量可以設(shè)定回路中產(chǎn)生零序電流大小。

進(jìn)一步的，電流范圍為1.5A-30A。

進(jìn)一步的，試驗系統(tǒng)對故障選線裝置的測試方案包括：

1）選擇變壓器中性點的接地方式

根據(jù)10kV配電網(wǎng)的運行情況，選擇不接地或者經(jīng)消弧線圈接地的工作方式。

2）選擇發(fā)生故障的線路類型

可分別選擇電纜、架空、混合線路進(jìn)行實驗測試。

3）選擇單相接地線路的位置、接地時刻以及接地類型

通過選擇投切電容的容量設(shè)置零序電流，模擬變電站出口接地、線路末端接地；可選擇電壓波峰接地、電壓過零點接地、電壓相位60°接地幾種情況進(jìn)行測試；通過設(shè)置接地電阻設(shè)置高阻接地與金屬性接地。

4）模擬故障發(fā)生

分別測試瞬時故障與永久性故障的應(yīng)用效果。

5）測試效果評價。

進(jìn)一步的，消弧線圈類型包括相控、調(diào)匝、偏磁和調(diào)容。

進(jìn)一步的，所述測試效果評價包括針對每個特定工作點測試三次，按測試效果取0、1、2、3分記入總分，最終得到各待測產(chǎn)品的測試綜合得分，經(jīng)過加權(quán)平均，得到小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置的動作準(zhǔn)確率統(tǒng)計。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，利用降壓變壓器、調(diào)壓器、升壓變壓器進(jìn)行安全隔離，確保不影響外網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行；本發(fā)明提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)還可以模擬配電網(wǎng)的各種倒閘操作，能進(jìn)行帶電安全培訓(xùn)，故障應(yīng)急處理教學(xué)培訓(xùn)，可以模擬多種配電網(wǎng)故障，并可以進(jìn)行跨步電壓試驗，可以真實再現(xiàn)故障現(xiàn)象、聲情并茂；能進(jìn)行配電網(wǎng)故障分析處理研究，可以開展配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專題研究、試驗，可以對配電網(wǎng)新產(chǎn)品進(jìn)行在線運行檢測、試驗；小電流接地系統(tǒng)試驗系統(tǒng)集教學(xué)培訓(xùn)、故障再現(xiàn)及研究、試驗于一體，將有助于提高供電公司配電網(wǎng)精益運維水平，提升配電人員檢修、維護(hù)、故障處置能力，提高培訓(xùn)效果；該試驗系統(tǒng)還能夠有效的給出小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置的動作準(zhǔn)確率統(tǒng)計，給出故障選線裝置的性能以供參考，確保接入電網(wǎng)的設(shè)備的性能，保障電力網(wǎng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)的試驗拓?fù)涫疽鈭D。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

根據(jù)國家電網(wǎng)實驗室的現(xiàn)有硬件設(shè)備條件，搭建真值配電網(wǎng)培訓(xùn)試驗系統(tǒng)，以電容器組等集中參數(shù)代替線路分布參數(shù)模擬真實配電網(wǎng)的參數(shù)，包括變電所子系統(tǒng)、線路子系統(tǒng)、故障試驗及處理子系統(tǒng)，主要由降壓變壓器、調(diào)壓器、升壓變壓器、開關(guān)柜、電容器組、柱上開關(guān)、架空線路、模擬故障點以及故障試驗系統(tǒng)控制屏、消弧選線裝置和綜合自動化系統(tǒng)等組成。真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)包括降壓變壓器、調(diào)壓變壓器、升壓變壓器、電容器、柱上開關(guān)、多條試驗線路、故障選線裝置以及故障消弧裝置，其中，試驗線路、故障選線裝置以及故障消弧裝置均連接至10kv母線上；10kv母線通過外部線路上的降壓變壓器、調(diào)壓變壓器、升壓變壓器連接至外部10kv南纜線；電容器配置在多條試驗線路上，上述各線路上配置有柱上開關(guān)；真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)的實驗拓?fù)淙鐖D1所示，1是待檢測的小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置，2為故障消弧裝置，試驗系統(tǒng)共有三條試驗線路，可選接五條實際線路中的三條，其中包含電纜線路一條、架空線路兩條、混合線路兩條。通過選擇各條線路中投切的電容容量可以設(shè)定回路中產(chǎn)生零序電流大小，以實現(xiàn)對故障選線裝置應(yīng)用效果的判斷。本發(fā)明中提供的電容電流范圍為1.5A~30A左右。

真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)實驗拓?fù)淙鐖D1所示，試驗系統(tǒng)的10kv母線通過降壓變壓器、調(diào)壓變壓器和升壓變壓器與外部線路10kv纜線隔離，可以有效防止測試故障選線裝置時產(chǎn)生的尖峰脈沖等刺激信號對外部供電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，確保試驗系統(tǒng)的測試工作不影響外部電力網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。待檢測的小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置接入到試驗系統(tǒng)的10kv母線中，2為故障消弧裝置，試驗系統(tǒng)共有三條試驗線路，可選接五條實際線路中的三條，其中包含電纜線路一條、架空線路兩條、混合線路兩條。如圖1中所示，試驗系統(tǒng)的三條試驗線路均接入到故障點設(shè)置區(qū)域，檢測試驗時，在不同的線路上設(shè)置故障點，以檢測故障選線裝置的性能。

三條試驗線路上均設(shè)置有電容器，通過選擇各條線路中投切的電容容量可以設(shè)定回路中產(chǎn)生零序電流大小，以實現(xiàn)對故障選線裝置應(yīng)用效果的判斷。本發(fā)明中提供的電容電流范圍為1.5A~30A左右。

各分支線路上均設(shè)置有柱上開關(guān)，本實施例中柱上開關(guān)可采用柱上隔離開關(guān)。柱上隔離開關(guān)主要用于隔離電路，分閘狀態(tài)有明顯斷口，便于線路檢修、重構(gòu)運行方式、有三極聯(lián)動、單極操作兩種形式。

本發(fā)明提出的試驗系統(tǒng)用降壓變壓器、調(diào)壓器、升壓變壓器進(jìn)行安全隔離，可以有效防止測試故障選線裝置時產(chǎn)生的尖峰脈沖等刺激信號對外部供電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，確保試驗系統(tǒng)的測試工作不影響外部電力網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，該試驗系統(tǒng)具備其他優(yōu)點：1）可以模擬配電網(wǎng)的各種倒閘操作，具備遙測、遙信、遙控功能，可實現(xiàn)遠(yuǎn)方、就地操作；能進(jìn)行帶電安全培訓(xùn)，故障應(yīng)急處理教學(xué)培訓(xùn)。2）通過故障試驗及處理子系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)結(jié)合，可以模擬多種配電網(wǎng)故障，如：單相永久接地及精確選線、單相瞬時和過渡電阻接地判斷（選線不動作）、斷線判斷及選線、三相短路、兩相短路等，并可以進(jìn)行跨步電壓試驗?？梢哉鎸嵲佻F(xiàn)故障現(xiàn)象、聲情并茂；能進(jìn)行配電網(wǎng)故障分析處理研究。3）可以開展配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專題研究、試驗。如：配電網(wǎng)參數(shù)測量試驗、配電網(wǎng)的電能質(zhì)量研究試驗、配電網(wǎng)的雷電過電壓及防雷措施試驗、配電網(wǎng)內(nèi)過電壓研究試驗等。4）可以對配電網(wǎng)新產(chǎn)品進(jìn)行在線運行檢測、試驗，如：配電網(wǎng)動態(tài)接地成套裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)接地選線與消諧、消弧裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)故障智能診斷裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)智能無功補(bǔ)償裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)諧波處理裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)故障智能定位裝置開發(fā)研究試驗，配電網(wǎng)自動化設(shè)備的研究開發(fā)研究試驗等。

本發(fā)明提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，采用的測試方案如下：

1）變壓器中性點接地方式的選擇

根據(jù)10kV配電運行情況，選擇不接地或者經(jīng)消弧線圈接地的工作方式。分別針對目前市面上采用的相控、調(diào)匝、偏磁、調(diào)容等類型的消弧線圈進(jìn)行針對性測試。目前試驗系統(tǒng)未考慮接地運行方式，如果有相關(guān)的實驗需要，可以通過增加相應(yīng)的裝置來滿足實驗要求。

2）發(fā)生故障的線路類型選擇

可分別選擇電纜、架空、混合線路進(jìn)行實驗測試，多種類型的線同時測試，可以有效提升試驗系統(tǒng)的檢驗性能。

3）單相接地線路位置的選擇

通過選擇投切電容的多少設(shè)置零序電流，以模擬變電站出口接地、線路末端接地。本實施例中提供了四種類型的10kv移相電容器，0.5-1μF、1.5-2μF、3-4μF、6-8μF，它們的數(shù)量均為9或12只，通過選擇投切電容來的多少，來設(shè)置零序電流，本實施例中試驗系統(tǒng)能夠提供的電流范圍為1.5A-30A。

4）接地時刻選擇

由于單相接地的故障電流波形與接地點電壓的情況有關(guān)，因此，需要對接地時刻接地相電壓的相位進(jìn)行控制，可選擇電壓波峰接地、電壓過零點接地、電壓相位60°接地幾種情況進(jìn)行測試。

5）單相接地類型選擇

可通過設(shè)置接地電阻設(shè)置高阻接地與金屬性接地。

6）故障發(fā)生模擬

分別測試瞬時故障與永久性故障的應(yīng)用效果。

7）測試效果評價

針對每個特定工作點測試三次，按測試效果取0、1、2、3分記入總分。最終得到各廠家產(chǎn)品測試綜合得分，經(jīng)過加權(quán)平均，得到小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置的動作準(zhǔn)確率統(tǒng)計。

本發(fā)明提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，可以有效的測試得到小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置的動作準(zhǔn)確率統(tǒng)計，進(jìn)而可以準(zhǔn)確的評估小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置的性能。采用本發(fā)明提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)，可以提高電力公司對故障選線裝置的實驗檢測能力，提升對相關(guān)入網(wǎng)設(shè)備的管控能力。本發(fā)明中提出的真值配電網(wǎng)試驗系統(tǒng)用降壓變壓器、調(diào)壓器、升壓變壓器進(jìn)行安全隔離，確保不影響外網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，還可用于教學(xué)培訓(xùn)、故障再現(xiàn)及研究、試驗，將有助于提高電力公司配電網(wǎng)精益運維水平，提升配電人員檢修、維護(hù)、故障處置能力，提高培訓(xùn)效果。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。