一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，應(yīng)用于對配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的消弧線圈和小電阻的控制，包括：中央處理器，以及與中央處理器分別連接的模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖輸出電路、開關(guān)量輸出電路；中央處理器包括可編程邏輯控制電路；模擬量輸入電路包括與配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的電流互感器及電壓互感器連接的模擬輸入端；開關(guān)量輸入電路包括一個或多個開入節(jié)點；脈沖輸出電路設(shè)有控制脈沖輸出端；開關(guān)量輸出電路包括一個或多個開出節(jié)點。本實用新型具有智能化控制接地故障補償機制切換的功能，提高配電網(wǎng)供電的可靠性與安全性。
【專利說明】一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，我國城市中的電纜網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展，在選擇中性點接地方式的問題上，出現(xiàn)些不同的看法比較自然的。其中主要的問題為:電纜網(wǎng)絡(luò)一旦發(fā)生單相接地，不是永久性故障，便是相間短路。
[0003]單相接地是電力系統(tǒng)常見的一種故障，表示配電網(wǎng)三相系統(tǒng)中的其中一相和大地發(fā)生了短路。發(fā)生單相接地故障主要有以下幾種原因:(1)導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上；
(2)導(dǎo)線在絕緣子中綁扎或固定不牢，脫落到橫擔(dān)或地上，或絕緣子擊穿；(3)配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地；線路上的分支熔斷器絕緣擊穿；(4)樹木通道不暢，導(dǎo)致樹接觸導(dǎo)線。在以上諸多種原因中，導(dǎo)線斷線、絕緣子擊穿和樹木短接是發(fā)生配電線路單相接地故障最主要的原因。
[0004]單相接地故障會帶來諸多危害，主要包括對變電站設(shè)備、配電設(shè)備、配電電網(wǎng)、人畜安全、供電可靠性等方面的危害。單相接地故障發(fā)生后，也可能產(chǎn)生諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重者使變電設(shè)備絕緣擊穿，造成更大事故。同時可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)，以及破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0005]隨著用電量越來越大，發(fā)生接地故障時的接地電流越來越大，弧光不能自動熄滅從而造成安全隱患。因此，在發(fā)生接地故障時，如何快速消除危險的接地弧光以避免由單相接地發(fā)展成相間短路乃至“火燒連營”現(xiàn)象的出現(xiàn)；同時迅速準(zhǔn)確地查找出接地故障線路以及迅速隔離故障，是一件非常重要的事情。
[0006]發(fā)生單相接地故障后，一方面要進(jìn)行人工選線，對未發(fā)生單相接地故障的配電線路要進(jìn)行停電，因此需要中斷正常供電，影響供電可靠性，另一方面發(fā)生單相接地的配電線路將停運，在查找故障點和消除故障中，不能保障用戶正常用電，特別是在莊稼生長期、大風(fēng)、雨、雪等惡劣氣候條件和山區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地區(qū)以及夜間，不利于查找和消除故障，將造成長時間、大面積停電，對供電可靠性產(chǎn)生較大影響。
[0007]電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，單相接地故障絕大多數(shù)是瞬間性的，特別是架空線路電網(wǎng)，只要是小電流接地系統(tǒng)，便無需繼電保護(hù)和斷路器動作，在系統(tǒng)和用戶幾乎無感覺的情況下，接地電弧便可瞬間自動熄滅，系統(tǒng)可以保持連續(xù)供電。而對于極少數(shù)的永久單相接地故障，可以允許電網(wǎng)在一定時間內(nèi)帶故障運行。
[0008]為保證能夠準(zhǔn)確隔離故障線路，很多城市都開始采用中性點經(jīng)小電阻接地的運行方式。但由于小電阻接地方式對于接地故障跳閘是無選擇性的，使得任何瞬時性接地故障都會引起線路跳閘。雖然通過重合閘方式這些瞬時性接地故障恢復(fù)了送電，但也由此造成了對用戶的不必要的用電中斷和變電站線路開關(guān)多次沖擊動作。應(yīng)用小電阻接地方式的配電網(wǎng)系統(tǒng)的跳閘率高、供電可靠性差，不能滿足用戶對供電可靠性日益嚴(yán)格的需求，急需改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，根據(jù)不同的接地故障而自動對消弧線圈或小電阻進(jìn)行智能控制，提高配電網(wǎng)供電的可靠性與安全性。
[0010]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，應(yīng)用于對配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的消弧線圈和小電阻的控制，所述控制器包括:
[0011]中央處理器，以及與所述中央處理器分別連接的模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖輸出電路、開關(guān)量輸出電路；
[0012]所述中央處理器包括可編程邏輯控制電路；
[0013]所述模擬量輸入電路包括與所述配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的電流互感器及電壓互感器連接的模擬輸入端；
[0014]所述開關(guān)量輸入電路包括一個或多個開入節(jié)點；所述脈沖輸出電路設(shè)有控制脈沖輸出端；所述開關(guān)量輸出電路包括一個或多個開出節(jié)點。
[0015]進(jìn)一步地，所述控制器還包括通訊電路；所述通訊電路包括信號輸出端，以實現(xiàn)與后臺監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)通信連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述控制器還包括人機交互器；所述人機交互器包括對所述控制器的運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的數(shù)值整定器。
[0017]進(jìn)一步地，所述開關(guān)量輸入電路中的開入節(jié)點包括用于與所述消弧線圈連接的第一開入節(jié)點，以及用于與配電網(wǎng)中性點連接的第二開入節(jié)點。
[0018]進(jìn)一步地，所述開關(guān)量輸出電路中的開出節(jié)點包括用于與所述小電阻連接的第一開出節(jié)點。
[0019]再進(jìn)一步地，所述控制器還包括與所述開關(guān)量輸入電路連接的接地時鐘電路。
[0020]再進(jìn)一步地，所述控制器還包括配電網(wǎng)跟蹤檢測電路。
[0021]優(yōu)選地，所述控制器還包括與所述中央處理器連接的打印控制器。
[0022]本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，通過中央處理器自動跟蹤配電網(wǎng)的變化，并測量配電網(wǎng)的電容電流，從而自動識別出配電網(wǎng)單相接地故障的類型；根據(jù)識別出的單相接地故障類型發(fā)出不同的控制，例如，在識別出該單相接地故障為永久性接地故障時，進(jìn)行選線跳閘，自動投切小電阻接地，并在接地結(jié)束時釋放小電阻；若識別出該單相接地故障為瞬時性故障時，根據(jù)瞬時性故障的產(chǎn)生與消失時刻的判斷，通過快速啟動和退出消弧線圈的補償?？刂破鬟€可進(jìn)一步實時跟蹤配電網(wǎng)當(dāng)前零序電容電流，并由此自動優(yōu)化有關(guān)參數(shù)，確保接地殘流限制到規(guī)定數(shù)值以下。因此，本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，具有可對配電網(wǎng)的接地故障情況智能識別與靈活控制的優(yōu)點，保障了配電網(wǎng)供電的可靠性與安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型提供的配電網(wǎng)接地處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實用新型提供的應(yīng)用在圖1的接地故障處理系統(tǒng)的控制器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本實用新型提供的控制器與真空接觸器連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本實用新型提供的控制器與斷路器連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本實用新型提供的控制器的智能控制菜單圖。

【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0030]實施例一
[0031]在中高壓配電網(wǎng)中，例如1kV(千伏)配電網(wǎng)，負(fù)載率較大，一旦發(fā)生單相接地故障時，需要采用接地故障處理系統(tǒng)對接地故障進(jìn)行處理，而為了實現(xiàn)對配電網(wǎng)接地故障的智能識別與控制，需要在接地故障處理系統(tǒng)中配置一個智能一體化的控制器，以識別出當(dāng)前配電網(wǎng)的接地故障類型，以及根據(jù)故障類型智能地控制接地故障處理系統(tǒng)的其他組成部分，例如小電阻與消弧線圈，實現(xiàn)對配電網(wǎng)接地故障的補償與控制。
[0032]參看圖1，是本實用新型提供的配電網(wǎng)接地處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中的1kV的配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)包括:接地變壓器101、消弧線圈102、高壓接觸器組103、可控電阻104和控制器105。在實際操作環(huán)境中，可控電阻104俗稱為小電阻。具體實施時，對于1kV配電網(wǎng)，因接地變壓器101中的繞組為Λ (三角形連接)接法，需要利用接地變壓器101產(chǎn)生中性點。其中，變壓器的繞組與外部各個接線端之間的電壓絕對值相等的點即為中性點。為降低零序阻抗，接地變壓器101優(yōu)選采用Z形接線，并根據(jù)需要可帶適當(dāng)?shù)亩稳萘俊?br> [0033]在本實施例中，通過設(shè)計控制器105，實現(xiàn)對接地故障的識別。對瞬時性接地故障，控制器105，對可控的消弧線圈102進(jìn)行補償至接地自行消失(根據(jù)運行經(jīng)驗，時間一般不超過10秒)，然后設(shè)備自動退出運行；對永久性接地故障，前期投入可控的消弧線圈102進(jìn)行補償，接地持續(xù)超過整定時間后自動投入可控電阻104，即通過高壓接觸器組103的開關(guān)切換，依靠開關(guān)保護(hù)跳閘切除故障線路。故障線路切除后，故障消失，消弧自動退出補償，可控電阻104的高壓接觸器組103自動斷開，退出可控電阻104。具體地，控制器105需要對瞬時性接地和永久性接地故障進(jìn)行界定，通常根據(jù)接地時間的長短對這兩種接地故障進(jìn)行區(qū)分。對投入小電阻(即可控電阻104)的時間設(shè)定，系統(tǒng)中常見的瞬時性接地持續(xù)時間一般在I秒鐘以內(nèi)，也有部分接地故障在經(jīng)過消弧線圈補償后可在數(shù)秒內(nèi)自行恢復(fù)，對于這類接地故障應(yīng)采用消弧線圈補償，因此投入小電阻的時間應(yīng)設(shè)定在接地開始后5?10秒內(nèi)為宜。
[0034]本實施例提供的1kV電網(wǎng)接地故障處理設(shè)備由混合接地方式的工作特性決定該方式啟動判據(jù)為中性點電壓。在消弧線圈接地系統(tǒng)中通常消弧線圈的啟動電壓為系統(tǒng)額定相電壓的25% ;而在1kV的小電阻接地系統(tǒng)中，保護(hù)整定值為零序電流60Α(安)左右，接地電阻15 Ω，折算成中性點電壓應(yīng)為900V(伏)，即系統(tǒng)額定相電壓的15%。可按照該值來設(shè)定消弧線圈的啟動電壓，或按用戶習(xí)慣設(shè)定啟動電壓。
[0035]參看圖2，是本實用新型提供的應(yīng)用在圖1的接地故障處理系統(tǒng)的控制器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]本實施例提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器105，應(yīng)用于對配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的消弧線圈102和小電阻104的控制。具體地，所述控制器105包括:
[0037]中央處理器201，以及與所述中央處理器201分別連接的模擬量輸入電路202、開關(guān)量輸入電路203、脈沖輸出電路204、開關(guān)量輸出電路205。
[0038]其中，在1kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，變電站1kV母線上的電壓互感器檢測到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓。所述模擬量輸入電路202包括與所述配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的電流互感器及電壓互感器連接的模擬輸入端，用于將電流互感器、電壓互感器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，提供給中央處理器201。所述開關(guān)量輸入電路203包括一個或多個開入節(jié)點，用于采集開關(guān)輔助觸點的信號，如高壓接觸器103，判斷開關(guān)狀態(tài)及母線運行狀態(tài)。中央處理器201是本實用新型提供的控制器105的核心，用于對模擬輸入量和開關(guān)輸入量信號進(jìn)行計算分析與判斷，形成控制邏輯。優(yōu)選地，中央處理器201包括可編程邏輯控制電路，可根據(jù)配電網(wǎng)的實際情況調(diào)度控制器105的各個組件的工作，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的智能控制。脈沖輸出電路204設(shè)有控制脈沖輸出端；所述開關(guān)量輸出電路205包括一個或多個開出節(jié)點。中央處理器201通過向脈沖輸出電路204和開關(guān)量輸出電路205發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對消弧線圈102中的可控電抗器和單相高壓開關(guān)(高壓接觸器103)進(jìn)行控制。
[0039]在本實施例中，進(jìn)一步地，采用配電系統(tǒng)柔性交流輸電(Distribut1n FlexibleAC Transmiss1n System,簡稱DFACTS)技術(shù),實現(xiàn)對消弧線圈和小電阻結(jié)合運用，以提高配電網(wǎng)電力供應(yīng)可靠性和動態(tài)品質(zhì)。
[0040]基于DFACTS技術(shù)的配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)，其核心是一體化智能接地控制器105，通過該控制器105實現(xiàn)對配電網(wǎng)單相接地故障的全過程智能化處理。具體地，通過實時采集系統(tǒng)中性點電壓、電流的幅值和相位，控制器105自動跟蹤配電網(wǎng)的變化，并測量配電網(wǎng)的電容電流；自動識別系統(tǒng)中永久性接地故障并選線跳閘(選線跳閘可由變電站自動化保護(hù)系統(tǒng)實現(xiàn))；自動識別系統(tǒng)中瞬時性故障的產(chǎn)生和消失，并快速啟動和退出消弧線圈的補償，自動實現(xiàn)小電阻的投切。控制器105控制系統(tǒng)實時跟蹤配電網(wǎng)當(dāng)前零序電容電流，并由此自動優(yōu)化有關(guān)參數(shù)，確保接地殘流限制到規(guī)定值以下。
[0041]基于DFACTS技術(shù)的配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)安裝應(yīng)用后，實現(xiàn)了一種新型接地方式，該接地方式兼具傳統(tǒng)低阻接地和消弧線圈接地的優(yōu)點而避免了它們的缺點，揚長避短，對單相接地中的瞬時接地和永久性接地分別采取不同的措施，既保證了對永久性接地故障的迅速準(zhǔn)確隔離，避免系統(tǒng)工頻過壓長期存在而導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大，又能對瞬時性接地故障進(jìn)行精確補償使其自行消失，無需跳閘，大大提高系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。
[0042]實施例二
[0043]本實施例與實施例一的區(qū)別點在于:在實施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述控制器還包括通訊電路和人機交互器。
[0044]參看圖3，是本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器的又一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]本實施例提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器除了包括中央處理器201，以及與所述中央處理器201分別連接的模擬量輸入電路202、開關(guān)量輸入電路203、脈沖輸出電路204、開關(guān)量輸出電路205之外，還包括通信電路206以及人機交互器207。其中，所述通訊電路206包括信號輸出端，以實現(xiàn)與后臺監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)通信連接。所述人機交互器207包括對所述控制器的運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的數(shù)值整定器。
[0046]具體實施時，通訊電路206用于通過信號輸出端，與后臺監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)傳輸信號，該信號包括成套裝置運行狀態(tài)和告警信號。人機交互器207用于用戶對系統(tǒng)及設(shè)備運行的了解并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)值整定。其中，通訊電路206的信號輸出端口可以為RS-232口或RS-485接口，并具備IEC61850智能變電站訪問接口，以適應(yīng)智能變電站無人值守變電站要求。IEC61850是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的無縫連接。而人機交互器207的作用主要是方便用戶系統(tǒng)及設(shè)備運行的了解并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)值整定。
[0047]實施例三
[0048]本實施例與實施例二的區(qū)別點在于，進(jìn)一步地，本實施例中的開關(guān)量輸入電路中的開入節(jié)點包括用于與所述消弧線圈102連接的第一開入節(jié)點，以及用于與配電網(wǎng)中性點連接的第二開入節(jié)點。再進(jìn)一步地，所述開關(guān)量輸出電路中的開出節(jié)點包括用于與所述小電阻104連接的第一開出節(jié)點。
[0049]具體實施時，開關(guān)量輸入電路通常通過真空接觸器或斷路器與消弧線圈、小電阻連接。例如，所述開關(guān)量輸入電路通過所述高壓接觸器與所述消弧線圈連接；所述開關(guān)量輸出電路通過所述高壓接觸器與所述小電阻連接，或者所述開關(guān)量輸出電路通過所述斷路器與所述小電阻連接。
[0050]參看圖4，是本實用新型提供的控制器與真空接觸器連接的結(jié)構(gòu)示意圖；參看圖5，是本實用新型提供的控制器與斷路器連接的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器105中的節(jié)點或節(jié)點對(TY2+，TY2-)和(JD2+，JD2-)既可以作為控制器105的開入節(jié)點又可以作為控制器105的開出節(jié)點。在一種可實現(xiàn)方式中，所述第一開入節(jié)點對(TY2+，TY2_)與外部第一真空接觸器I連接，所述第二開入節(jié)點(JD2+，JD2-)對與外部第二真空接觸器2連接。所述第一真空接觸器I與所述第二真空接觸器2并聯(lián)，組成圖1所示的高壓接觸器103，以控制自動接入或退出外部小電阻104。在又一種可實現(xiàn)方式中，所述第一開出節(jié)點(ΤΥ2+，ΤΥ2_)對與所述第二開出節(jié)點對(JD2+，JD2_)與斷路器3連接，所述斷路器3包括合閘回路和跳閘回路；其中，第一開出節(jié)點對(ΤΥ2+，ΤΥ2_)與所述合閘回路連接；第二開出節(jié)點對(JD2+，JD2-)與所述跳閘回路連接。特別地，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，所述控制器105通過可控電抗器與消弧線圈102連接，控制所述消弧線圈102對配電網(wǎng)進(jìn)行補償。當(dāng)所述消弧線圈102對配電網(wǎng)進(jìn)行補償?shù)臅r間超過限定時間時，所述控制器105通過所述高壓接觸器103與外部小電阻104連接，從而消除永久性接地故障。
[0051]實施例四
[0052]本實施例與實施例三的區(qū)別點在于，所述控制器還包括與所述開關(guān)量輸入電路205連接的接地時鐘電路，以及配電網(wǎng)跟蹤檢測電路、與所述中央處理器連接的打印控制器。其中，所述打印控制器用于打印出接地故障發(fā)生和消除時間、接地線路代碼、小電阻投切信息、接地時系統(tǒng)中性點電壓及與其對應(yīng)的電容電流、消弧線圈補償電流等信息。
[0053]進(jìn)一步地，本實施例提供的控制器還包括一顯示單元，以顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0054]中央處理器通過設(shè)計一控制菜單，向所述顯示單元輸送顯示信息。
[0055]參看圖6，是本實用新型提供的控制器的智能控制菜單圖。
[0056]具體地，控制器的智能控制菜單包括諸多功能，其實現(xiàn)智能顯示的過程包括多個功能模塊。其中，主菜單601主要用于對系統(tǒng)信息的狀態(tài)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理與運行，顯示單元的畫面602運行后返回結(jié)果給主菜單601 ;其中，主菜單601在執(zhí)行智能顯示控制的過程中又包括按鍵接受狀態(tài)模塊603、系統(tǒng)信息模塊604、狀態(tài)設(shè)定模塊605以及數(shù)據(jù)處理模塊606，每一個功能模塊負(fù)責(zé)一定的數(shù)據(jù)處理過程。
[0057]在本實施例中，控制器的控制菜單主要監(jiān)視配電網(wǎng)的三種運行狀態(tài):
[0058]A、監(jiān)控狀態(tài):剛上電后運行的狀態(tài)。光標(biāo)均勻閃爍，系統(tǒng)時鐘按秒刷新，電壓、電流數(shù)據(jù)有改變；控制器處于“系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)”時，可控電抗器中的可控硅不導(dǎo)通，如系統(tǒng)零序電容電流有變化，則控制器將自動進(jìn)入下面“測量狀態(tài)”。
[0059]B、測量狀態(tài):光標(biāo)順序左右循環(huán)顯示和刷新，系統(tǒng)時鐘按秒刷新，電壓、電流數(shù)據(jù)有改變?？刂破魈幱凇皽y量狀態(tài)”時，控制器將對配電系統(tǒng)零序電容電流將內(nèi)置原理進(jìn)行測量，光標(biāo)左右循環(huán)顯示和刷新，測量完畢后控制系器又將轉(zhuǎn)入上面“監(jiān)控狀態(tài)”。
[0060]C、按鍵接受狀態(tài):無光標(biāo)顯示，系統(tǒng)時鐘停滯，不刷新；控制器處于“按鍵接受狀態(tài)”時，按相應(yīng)的確認(rèn)鍵可直接進(jìn)入主菜單操作。
[0061]在本實施例中，控制器作為對1kV(千伏)接地系統(tǒng)接地故障處理設(shè)備的核心部件，在對配電網(wǎng)接地故障進(jìn)行識別控制時，需要對是否對外部小電阻是否接入、何時接地結(jié)束等進(jìn)行判斷，具體地，包括以下項目:
[0062](I)電阻投入的判斷
[0063]當(dāng)接地過程中如果接地延遲時間到達(dá)小電阻投入延時，則關(guān)閉可控硅停止消弧線圈補償，并控制閉合高壓接觸器投入小電阻。在控制器發(fā)送投入小電阻的命令后，監(jiān)測兩臺高壓接觸器的輔助節(jié)點，如發(fā)出投入命令I(lǐng)s后仍然未收到輔助節(jié)點變位則判斷為高壓接觸器故障；同理，在發(fā)出分小電阻命令后未收到輔助節(jié)點變位也可判斷為高壓接觸器故障。
[0064](2)接地結(jié)束判斷
[0065]接地結(jié)束判斷流程分兩種情況:
[0066]接地結(jié)束判斷①:接地時間小于小電阻投入延時，則接地結(jié)束的判斷借鑒KZ型控制器的算法，以電壓降落及波形變化進(jìn)行判斷；
[0067]接地結(jié)束判斷②:投入小電阻后，則只需跟蹤中性點電壓幅值的變化，當(dāng)連續(xù)兩次計算中性點電壓小于設(shè)定值(如300V)時即為接地結(jié)束，控制高壓接觸器延時分開小電阻，返回正常運行狀態(tài)。
[0068](3)間歇接地的處理
[0069]任何情況下，消弧線圈的單次補償?shù)某掷m(xù)時間不允許超過“消弧額定時間”，超過時間后，則關(guān)閉輸出。3分鐘內(nèi)如果發(fā)生5次或以上的接地故障，則第5次接地后“冷卻時間”開始生效，冷卻時間內(nèi)的接地，一律不補償，直接投電阻跳閘。
[0070](4)小電阻投入后，接地未結(jié)束的處理
[0071]接觸器返回節(jié)點表明電阻投入成功后，計時開始，到達(dá)“電阻額定時間”后，強制分?jǐn)嘈‰娮琛?br> [0072](5)消弧故障時的處理
[0073]當(dāng)出現(xiàn)“主板故障、同步異常、觸發(fā)異常、濾波異?！钡热我还收蠒r，一旦發(fā)生接地，直接投電阻跳閘。
[0074]具體地，在對瞬時性接地故障或永久性接地故障進(jìn)行測試時的控制邏輯如表I所示:
[0075]表I控制器接地故障測試邏輯
[0076]
項目要求檢測結(jié)果結(jié)論
當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相瞬時

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相瞬時性接地
性接地故障時:


古文障時.可控電抗器輸出補償，-
單相瞬時性接可控電抗器輸出補償，殘流
殘流<10A,接地故障符合要求地故障試驗<10A,接地故障快速消除。
、接地成套裝置電阻沒有投
接地成套裝置電阻不

入。
投入。
當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相永久

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相永久性接地
性接地故障時:

故障時:
可控電抗器輸出補償，

可控電抗器輸出補償，殘流
殘流<10A;


<10A;
單相永久性接當(dāng)接地故障時間超出

當(dāng)接地故障時間超出接地裝符合要求地故障試驗接地裝置整定時間時，

置整定時間1s時，控制開
控制開關(guān)閉合投入電

關(guān)閉合投入電阻；線路保護(hù)
阻；線路保護(hù)動作，故

動作，故障線路切除后，系
障線路切除后，系統(tǒng)能

統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運行。
夠恢復(fù)正常運行》
[0077]特別地，對于單相瞬時性接地故障測試，其測試步驟主要包括:用放電間隙模擬單相瞬時性接地故障；改變1kv線路電容組合，模擬電容電流在Ic ( 30A和在30A< Ic ^ 100A范圍，各測量兩次。通過開入節(jié)點JC2，合單相真空接觸器2做單相瞬時性接地試驗，記錄接地過程中可控電抗器輸出電流、電壓，成套裝置中高壓開關(guān)狀態(tài)，示波器波形(零序電壓此、電抗器電流111、接地點殘流18、一次相電壓1、隊、1)。采用示波器記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)單相接觸器2瞬間閉合，電網(wǎng)為單相瞬時性接地狀態(tài)時，可控電抗器輸出補償，殘流〈10A，接地故障速消除；接地成套裝置電阻沒有投入。并記錄測試波形。對單相永久性接地故障測試時，設(shè)定接地成套裝置電阻投入時間為在系統(tǒng)發(fā)生接地故障1s后，改變1kV線路電容組合，模擬電容電流在Ic ( 30A和在30A < Ic ^ 100A范圍，各測量兩次。試驗時，直接合單相接觸器2做單相金屬性接地試驗，在整定時間1s后，接觸器自動閉合投入電阻。記錄接地過程中可控電抗器輸出電流、電壓，示波器波形(零序電壓Un、電抗器電流In、接地點殘流Ig、一次相電壓Ua、Ub、Uc)。
[0078]試驗結(jié)論顯示，對可控電抗器輸出補償?shù)臍埩鳌?0A;在控制器的控制下，接地故障處理系統(tǒng)的小電阻在到達(dá)整定時間1s后投入；故障線路切除后系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運行，符合實際供電的正常要求。
[0079]本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，構(gòu)造了一種一體化智能接地控制器，自動跟蹤配電網(wǎng)的變化，并測量配電網(wǎng)的電容電流。控制器自動識別系統(tǒng)中永久性接地故障并選線跳閘，或者自動識別系統(tǒng)中瞬時性故障的產(chǎn)生和消失，并快速啟動和退出消弧線圈的補償，自動實現(xiàn)小電阻的投切。通過控制系統(tǒng)實時跟蹤配電網(wǎng)當(dāng)前零序電容電流，并由此自動優(yōu)化有關(guān)參數(shù)，確保接地殘流限制到規(guī)定數(shù)值以下。因此，本實用新型提供的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，具有可對配電網(wǎng)的接地故障情況智能識別與靈活控制的優(yōu)點，提高了配電網(wǎng)供電的可靠性與安全性。
[0080]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，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，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，應(yīng)用于對配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的消弧線圈和小電阻的控制，所述控制器包括: 中央處理器，以及與所述中央處理器分別連接的模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入電路、脈沖輸出電路、開關(guān)量輸出電路； 所述中央處理器包括可編程邏輯控制電路； 所述模擬量輸入電路包括與所述配電網(wǎng)接地故障處理系統(tǒng)中的電流互感器及電壓互感器連接的模擬輸入端； 所述開關(guān)量輸入電路包括一個或多個開入節(jié)點；所述脈沖輸出電路設(shè)有控制脈沖輸出端；所述開關(guān)量輸出電路包括一個或多個開出節(jié)點。
2.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述控制器還包括通訊電路； 所述通訊電路包括信號輸出端，以實現(xiàn)與后臺監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)通信連接。
3.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述控制器還包括人機交互器； 所述人機交互器包括對所述控制器的運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的數(shù)值整定器。
4.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述開關(guān)量輸入電路中的開入節(jié)點包括用于與所述消弧線圈連接的第一開入節(jié)點，以及用于與配電網(wǎng)中性點連接的第二開入節(jié)點。
5.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述開關(guān)量輸出電路中的開出節(jié)點包括用于與所述小電阻連接的第一開出節(jié)點。
6.如權(quán)利要求1?5任一項所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述控制器還包括與所述開關(guān)量輸入電路連接的接地時鐘電路。
7.如權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述控制器還包括配電網(wǎng)跟蹤檢測電路。
8.如權(quán)利要求6所述的配電網(wǎng)單相接地故障識別控制器，其特征在于，所述控制器還包括與所述中央處理器連接的打印控制器。
【文檔編號】H02H7/28GK204012701SQ201420363430
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】姚積坤, 吳江一, 程志海, 倪偉東, 林立鵬, 羅孝隆, 劉協(xié)文, 陳柏全, 唐志強, 徐朋江 申請人:廣東電網(wǎng)公司佛山供電局