專利名稱：單相接地故障自愈裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護和控制技術(shù)，具體而言，涉及單相接地故障自愈裝置和 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
故障自愈指無需或僅需少量人為干預(yù)來實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)中存在問題的元器件的隔 離或使其恢復(fù)正常運行，最小化或避免用戶的供電中斷。智能配電網(wǎng)建設(shè)的核心是實現(xiàn)系 統(tǒng)自愈。自愈的內(nèi)容包括自動故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù)。自愈的目標是避免負 荷停電，保證用戶供電可靠性。配電線路直接與負荷相連，配電線路的安全可靠運行直接關(guān)系負荷供電的可靠 性，然而配電線路故障不可避免。圍繞配電線路故障處理，電力工作者進行了廣泛深入的研 究。圍繞短路故障，提出了配電線路自動化技術(shù)；圍繞不構(gòu)成短路回路的單相接地故障，提 出了單相接地線路判定技術(shù)。配電線路自動化技術(shù)在短路故障發(fā)生后，快速判斷故障，實現(xiàn) 故障隔離，在故障隔離后，使失電負荷恢復(fù)供電。單相接地線路判定技術(shù)，在單相接地故障 發(fā)生后，選擇接地線路，再由人工切除接地線路，隔離故障。以上所描述的配電線路故障處 理技術(shù)，為了保護電力設(shè)備的安全，在故障發(fā)生時，首先將故障線路從系統(tǒng)中隔離?，F(xiàn)有配 電網(wǎng)普遍采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運行。當向負荷供電的配電網(wǎng)中的任一電力線路因故障被迫 退出運行后，該電力線路所帶的負荷不得不停電?，F(xiàn)有配電線路故障處理技術(shù)不能滿足智 能配電網(wǎng)故障自愈的要求。因此，為了能夠滿足自愈要求，在隔離單相接地故障過程中保證負荷不失電，需要 一種新的單相接地故障處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種單相接地故障自愈裝置和 單相接地故障自愈系統(tǒng)，實現(xiàn)在隔離單相接地故障線路過程中能夠保證負荷不失電，滿足 配電系統(tǒng)的自愈要求。本發(fā)明提供了一種單相接地故障自愈裝置，設(shè)置在配電系統(tǒng)的變電站或開閉所 中，包括故障檢測模塊、故障線路確定模塊、通訊模塊、判斷模塊和自愈模塊，其中，所述故 障檢測模塊，接收電壓互感器采集的電壓，實時檢測所述配電系統(tǒng)中是否發(fā)生單相接地故 障；所述故障線路確定模塊，當所述故障檢測模塊確定發(fā)生所述單相接地故障時，根據(jù)電流 互感器采集到的電流，確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息；所述通訊模塊，將所 述故障線路確定模塊確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息發(fā)送至外部，以及從 所述外部接收發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息；所述判斷模塊，將所述第一信息 和所述第二信息進行比較，以確定所述故障線路確定模塊確定的發(fā)生所述單相接地故障的 線路和來自所述外部的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條線路，當所述第一信息 和所述第二信息相同時，確定所述線路為單相接地故障線路；以及所述自愈模塊，在所述判斷模塊確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障線路的負 荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所 述單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障檢測模塊實時檢測所述變電站或開閉所的 母線的三相電壓，將所述三相電壓與整定值進行比較，以確定所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生所述 單相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于所述 第二整定值，當所述三相電壓中任意兩相電壓均大于所述第一整定值，所述三相電壓中的 剩余一相電壓小于所述第二整定值時，則判定發(fā)生所述單相接地故障。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一整定值為1. 2倍的相電壓，所述第二整定值 為0.5倍的相電壓。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障線路確定模塊基于所述變電站或所述開閉 所的所有出線上的電流之間的幅值的相對關(guān)系和極性的相對關(guān)系確定發(fā)生所述單相接地 故障的線路。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障線路確定模塊包括數(shù)據(jù)處理單元，用于對 采集到的所述變電站或所述開閉所的所有出線上的電流行波分別進行小波變換以求取小 波變換系數(shù)，提取所述小波變換系數(shù)的模極大值來獲取所述電流行波的極性和幅值特征； 線路確定單元，用于比較所有出線上的所述電流行波的極性和幅值特征，以確定發(fā)生所述 單相接地故障的線路，其中，發(fā)生所述單相接地故障的線路的電流行波的幅值最大且發(fā)生 所述單相接地故障的線路的電流行波的極性與非接地故障線路的電流行波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述小波變換的小波函數(shù)為三次B樣條函數(shù)的一階 導(dǎo)函數(shù)，所述小波變換為四層小波變換。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電流行波的采樣頻率為1兆赫，數(shù)據(jù)窗時長度為 128微秒。本發(fā)明還提供了一種單相接地故障自愈系統(tǒng)，包括在配電系統(tǒng)的變電站中設(shè)置 有以上所述的第一單相接地故障自愈裝置，在配電系統(tǒng)的開閉所中設(shè)置有以上所述的第二 單相接地故障自愈裝置，其中，所述第一單相接地故障自愈裝置，檢測所述配電系統(tǒng)是否發(fā) 生單相接地故障，當所述配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地故障時，確定發(fā)生所述單相接地故障 的線路的第一信息，將所述第一信息發(fā)送至所述第二單相接地故障自愈裝置，并接收來自 所述第二單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息，將所述 第一信息和所述第二信息進行比較，以確定所述第一單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所 述單相接地故障的線路和所述第二單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障 的線路是否為同一條線路，當所述第一信息和所述第二信息相同時，確定所述線路為單相 接地故障線路，當確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障 線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開， 最后使所述單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開；所述第二單相接地故障自愈裝置，檢 測所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生所述單相接地故障，當所述配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地故障時， 確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息，將所述第二信息發(fā)送至所述第一單相接地 故障自愈裝置，并接收來自所述第一單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障 的線路的第一信息，將所述第一信息和所述第二信息進行比較，以確定所述第二單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和所述第一單相接地故障自愈裝置確 定的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條線路，當所述第二信息和所述第一信息相 同時，確定所述線路為單相接地故障線路，當確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作 信號，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路 的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以檢測出單相接地故障，確定發(fā)生單相接地故障的線 路，在隔離故障線路時不影響負荷的供電，滿足故障自愈要求。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置的框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)的框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配電網(wǎng)一次系統(tǒng)的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置進行單相接地故障檢 測的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置確定單相接地故障線 路的流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置進行故障隔離的流程 圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)進行故障自愈的流程 圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實 施例的限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置的框圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置100，設(shè)置在配電系統(tǒng) 的變電站或開閉所中，包括故障檢測模塊102、故障線路確定模塊104、通訊模塊106、判斷 模塊108和自愈模塊110，其中，所述故障檢測模塊102，接收電壓互感器采集的電壓，實時 檢測所述配電系統(tǒng)中是否發(fā)生單相接地故障；所述故障線路確定模塊104，當所述故障檢 測模塊確定發(fā)生所述單相接地故障時，根據(jù)電流互感器采集到的電流，確定發(fā)生所述單相 接地故障的線路的第一信息；所述通訊模塊106，將所述故障線路確定模塊104確定的發(fā) 生所述單相接地故障的線路的第一信息發(fā)送至外部，以及從所述外部接收發(fā)生所述單相接 地故障的線路的第二信息；所述判斷模塊108，將所述第一信息和所述第二信息進行比較， 以確定所述故障線路確定模塊104確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和來自所述外部 的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條線路，當所述第一信息和所述第二信息相同 時，確定所述線路為單相接地故障線路；以及所述自愈模塊110，在所述判斷模塊108確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò) 開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地 故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障檢測模塊102實時檢測所述變電站或開閉 所的母線的三相電壓，將所述三相電壓與整定值進行比較，以確定所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生 所述單相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于 所述第二整定值，當所述三相電壓中任意兩相電壓均大于所述第一整定值，所述三相電壓 中的剩余一相電壓小于所述第二整定值時，則判定發(fā)生所述單相接地故障。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一整定值為1. 2倍的相電壓，所述第二整定值 為0.5倍的相電壓。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障線路確定模塊104基于所述變電站或所述 開閉所的所有出線上的電流之間的幅值的相對關(guān)系和極性的相對關(guān)系確定發(fā)生所述單相 接地故障的線路。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述故障線路確定模塊104包括數(shù)據(jù)處理單元 1042，用于對采集到的所述變電站或所述開閉所的所有出線上的電流行波分別進行小波變 換以求取小波變換系數(shù)，提取所述小波變換系數(shù)的模極大值來獲取所述電流行波的極性和 幅值特征；線路確定單元1044，用于比較所有出線上的所述電流行波的極性和幅值特征， 以確定發(fā)生所述單相接地故障的線路，其中，發(fā)生所述單相接地故障的線路的電流行波的 幅值最大且發(fā)生所述單相接地故障的線路的電流行波的極性與非接地故障線路的電流行 波的極性相反。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述小波變換的小波函數(shù)為三次B樣條函數(shù)的一階 導(dǎo)函數(shù)，所述小波變換為四層小波變換。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電流行波的采樣頻率為1兆赫，數(shù)據(jù)窗時長度為 1 微秒。本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置，可以準確地檢測出配電系統(tǒng)是否發(fā)生 單相接地故障，如果發(fā)生單相接地故障還能確定發(fā)生單相接地故障的線路，并與外部確定 的發(fā)生單相接地故障的線路進行比較，如果兩條線路均為同一條線路，則可以判斷出配電 系統(tǒng)的單相接地故障線路，然后進行單相接地故障線路的隔離，可以不影響負荷的正常供 H1^ ο圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)的框圖；如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)200包括在配電系 統(tǒng)的變電站中設(shè)置有如圖1所說明的第一單相接地故障自愈裝置202，在配電系統(tǒng)的開閉 所中設(shè)置有如圖1說明的第二單相接地故障自愈裝置204，其中，所述第一單相接地故障自 愈裝置202，檢測所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障，當所述配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地 故障時，確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息，將所述第一信息發(fā)送至所述第二 單相接地故障自愈裝置204，并接收來自所述第二單相接地故障自愈裝置204確定的發(fā)生 所述單相接地故障的線路的第二信息，將所述第一信息和所述第二信息進行比較，以確定 所述第一單相接地故障自愈裝置202確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和所述第二單 相接地故障自愈裝置204確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條線路，當所述第一信息和所述第二信息相同時，確定所述線路為單相接地故障線路，當確定所述單相接 地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然 后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地故障線路的 電源側(cè)的開關(guān)打開；所述第二單相接地故障自愈裝置204，檢測所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生所 述單相接地故障，當所述配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地故障時，確定發(fā)生所述單相接地故障 的線路的第二信息，將所述第二信息發(fā)送至所述第一單相接地故障自愈裝置202，并接收來 自所述第一單相接地故障自愈裝置202確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息， 將所述第一信息和所述第二信息進行比較，以確定所述第二單相接地故障自愈裝置204確 定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和所述第一單相接地故障自愈裝置202確定的發(fā)生所 述單相接地故障的線路是否為同一條線路，當所述第二信息和所述第一信息相同時，確定 所述線路為單相接地故障線路，當確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所 述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè) 的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以檢測出單相接地故障，確定發(fā)生單相接地故障的線 路，在隔離故障線路時不影響負荷的供電，滿足故障自愈要求。由于配電線路普遍采用中性點非有效接地方式，具體包括中性點不接地、中性點 經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)高阻接地。中性點非有效接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，可 不立即停止對用戶供電。故本發(fā)明的技術(shù)方案以此為前提，實時檢測系統(tǒng)中是否發(fā)生了單 相接地故障；在單相接地故障發(fā)生后，依次執(zhí)行單相接地故障線路的確定和單相接地故障 隔離，在隔離過程中不影響負荷的供電，滿足單相接地故障自愈要求。本發(fā)明的技術(shù)方案 中所提及的單相接地故障檢測、單相接地故障線路確定和單相接地故障隔離的具體原理如 下1.單相接地故障檢測在中性點非有效接地系統(tǒng)中，當系統(tǒng)正常運行時，三相電壓對稱，零序電壓為零。 當發(fā)生單相接地故障時，接地相電壓降低，健全相電壓升高，零序電壓升高。在金屬性接地 時，接地相電壓降低為零，健全相電壓升高為線電壓，出現(xiàn)很大的零序電壓。因此，基于配電系統(tǒng)中的電壓電氣量的這些特征，可有效判定系統(tǒng)中是否發(fā)生了 單相接地故障，例如，可以基于系統(tǒng)母線上的電壓互感器開口三角側(cè)測量電壓。當系統(tǒng)正常 運行時，電壓互感器開口三角側(cè)測量電壓僅為系統(tǒng)不平衡電壓；當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 時，電壓互感器開口三角側(cè)測量電壓升高為三倍的相電壓。2.單相接地故障線路確定中性點非有效接地系統(tǒng)單相接地故障線路確定方法有許多種，包括零序電流比幅 比相法、暫態(tài)線路確定法、諧波線路確定法、外加信號法和行波線路確定方法等。因為行波 線路確定方法不受中性點接地方式、系統(tǒng)運行方式和過渡電阻等的影響，所以本發(fā)明的技 術(shù)方案中采用行波線路確定方法。當配電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，故障點將產(chǎn)生故障行波。根據(jù)電磁波理論，故障 點產(chǎn)生的故障行波將沿著故障線路向系統(tǒng)中傳播。在故障行波到達測量點母線時，故障行 波將在測量點母線處發(fā)生折反射，一部分故障行波透射進非故障線路，一部分故障行波反 射回故障線路。故障線路感受到的初始行波為入射行波和反射行波的疊加；而非故障線路感受到的初始行波為折射行波。如果把測量點母線看作一個節(jié)點，則根據(jù)基爾霍夫電流定 律，任一時刻流入節(jié)點的電流等于流出的電流，故障線路的電流初始行波為流入節(jié)點的電 流，非故障線路的電流初始行波為流出節(jié)點的電流。因此，故障線路的電流初始行波大于非 故障線路的電流初始行波；在同樣的電流參考方向下，故障線路的電流初始行波與非故障 線路的電流初始行波極性相反。因此，基于線路的電流初始行波的幅值和極性特征，可實現(xiàn) 配電網(wǎng)單相接地故障線路的確定。3.單相接地故障隔離單相接地故障隔離是單相接地故障自愈的核心。接地線路故障隔離包括接地線路 電源側(cè)和負荷側(cè)兩端從系統(tǒng)中隔離。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)接地線路的隔離是先斷開電源側(cè)的斷 路器，再打開負荷側(cè)的斷路器。這種隔離模式的特點是電源側(cè)斷路器打開后，負荷失電，不 能滿足故障自愈的要求。而本發(fā)明的單相接地故障自愈技術(shù)提出了先閉合故障線路的負荷 側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，然后再打開故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)，最后打開故障線路的電源側(cè)的 開關(guān)的隔離方案，保證接地線路隔離過程中負荷不失電，滿足故障自愈的要求。根據(jù)以上所述描述的單相接地故障檢測、單相接地故障線路確定和單相接地故障 隔離的具體原理可知，首先，安裝于變電站的單相接故障自愈裝置實時監(jiān)測配電系統(tǒng)中變 電站的母線上的電壓，將電壓與整定值進行比較，判斷配電系統(tǒng)中是否發(fā)生了單相接地故 障；在判斷系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地故障后，分別基于出線上的電流之間的幅值極性相對關(guān) 系，確定發(fā)生單相接地的線路；而安裝于開閉所的單相接地故障自愈裝置也確定了發(fā)生單 相接地故障的線路，通過通信如無線通信網(wǎng)絡(luò)交互兩個單相接地故障自愈裝置的線路確定 結(jié)果，如果兩條線路為同一條線路，則最終確認配電系統(tǒng)中的單相接地故障線路；在確認單 相接地故障線路后，安裝于變電站的單相接地故障自愈裝置和安裝于開閉所的單相接地故 障自愈裝置分別發(fā)出開關(guān)動作信號。該開關(guān)動作信號具體為先閉合單相接地故障線路負 荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，保證負荷側(cè)短時從兩端供電；然后，打開單相接地故障線路負荷側(cè)的進線 開關(guān)，實現(xiàn)單相接地故障線路負荷側(cè)隔離；最后打開單相接地故障線路電源側(cè)的開關(guān)，實現(xiàn) 單相接地故障線路的電源側(cè)從系統(tǒng)中隔離。介紹了本發(fā)明的各主要部分的工作原理之后，下面結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的 技術(shù)方案。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配電網(wǎng)一次系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的實施例的配電網(wǎng)一次系統(tǒng)，變電站302有兩臺主變:1#主變 為351 和姊主變?yōu)?0kv，下一級為開閉所304。該配電網(wǎng)一次系統(tǒng)正常運行時，變電站 302的I段母線和II段母線分列運行，母聯(lián)開關(guān)BlOO斷開；開閉所304的I段母線和II 段母線也分列運行，母聯(lián)開關(guān)B900斷開。開閉所304線路的負荷既可由線路L113供電，也 可由線路L123供電。將本發(fā)明的單相接地故障自愈裝置分別應(yīng)用于如圖3所示的變電站 302和開閉所304，安裝于變電站302的單相接地故障自愈裝置和安裝于開閉所304的單相 接地故障自愈裝置構(gòu)成的本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)，這兩個單相接地故障 自愈裝置可以互相通信，實現(xiàn)故障路線的信息交互，以確定配電系統(tǒng)的單相接地故障線路。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置進行單相接地故障檢 測的流程圖。在圖4所示，步驟402，故障檢測模塊根據(jù)電壓互感器采集的電壓信號對線路進行三相工頻電壓的監(jiān)測，即實時監(jiān)測配電系統(tǒng)母線上的三相電壓，接著對三相電壓進行傅里 葉變換，進而獲取三相電壓有效值。步驟404，接著，故障檢測模塊將該三相電壓有效值與整定值進行比較，整定值有 兩個，在本實施例中，將整定值ι設(shè)定為1. 2倍的相電壓，整定值2設(shè)定為0. 5倍的相電壓。 判斷是否滿足三相電壓中的任意兩相電壓大于整定值1，而剩余一相小于整定值2，當判斷 結(jié)果為是時進入步驟306，當判斷結(jié)果為否時回到步驟302。步驟406，判定系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地故障。在檢測出配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障之后，需確定哪條線路發(fā)生了單相接地故 障，圖5說明了單相接地故障自愈裝置是如何確定單相接地故障線路的。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置確定單相接地故障線 路的流程圖。如圖5所示，本實施例基于零模電流行波進行單相接地故障線路的確定。步驟502，通過配電線路上安裝的零序電流互感器采集零模電流行波，實時監(jiān)測所 有出線上的零序電流互感器感受到的零模電流行波，在本實施例中，零模電流行波的采樣 頻率為1兆赫，數(shù)據(jù)窗時長度為1 微秒。步驟504，故障線路確定模塊中的數(shù)據(jù)處理單元接著對采集到的零模電流行波進 行小波變換，在本實施例中，小波函數(shù)取為三次B樣條函數(shù)的一階導(dǎo)函數(shù)，對零模電流行波 進行四層小波變換。步驟506，進而提取四層小波變換的模極大值，獲取零模電流行波的極性和幅值特 征。步驟508，故障線路確定模塊中的線路確定單元比較所有線路的小波變換的模極 大值，即獲得所有出線上的零模電流行波的幅值的相對關(guān)系和極性的相對關(guān)系特征。步驟510，由于接地線路電流行波的幅值最大，且接地線路的電路行波的極性與非 接地線路的電路行波的極性相反，故根據(jù)獲得的所有出線上零模電流行波的幅值的相對關(guān) 系和極性的相對關(guān)系特征可以確定接地線路，本實施例中，可以基于變電站的出線確定發(fā) 生單相接地故障的線路，基于開閉所的出線也確定發(fā)生單相接地故障的線路。步驟512，通訊模塊接收相鄰單相接地故障自愈裝置的故障路線的確定結(jié)果，例如 變電站的單相接地故障自愈裝置接收來自開閉所的單相接地故障自愈裝置的故障路線的 確定結(jié)果。步驟514，最后，判斷模塊比較本地單相接地故障裝置的故障路線的確定結(jié)果和相 鄰單相接地故障自愈裝置的故障路線的確定結(jié)果，如果兩個裝置的線路確定結(jié)果一致，則 最終判定該故障線路為配電系統(tǒng)的接地線路，例如如果安裝于變電站的單相故障自愈裝置 確定的發(fā)生單相接地故障的線路和安裝于開閉所的單相故障自愈裝置確定的發(fā)生單相接 地故障的線路為同一條線路，則可以最終判定系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的線路。在判斷出配電系統(tǒng)的單相接地故障線路后，需進行單相接地故障線路的自愈，下 面結(jié)合圖6來說明本發(fā)明的技術(shù)方案的核心部分。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈裝置進行故障隔離的流程 圖。在圖6中，在判定單相接地故障線路后，單相接地故障自愈裝置的自愈模塊發(fā)出開關(guān)動作信號，步驟602，首先，使單相接地故障線路負荷側(cè)的母聯(lián)開關(guān)閉合，保證該負荷可 以短時從兩端供電。步驟604，接著，使單相接地故障線路負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，從負荷側(cè)隔離接地。步驟606，最后，使單相接地故障線路的電源側(cè)開關(guān)打開，從電源側(cè)隔離接地，實現(xiàn) 接地線路從配電系統(tǒng)中隔離。以上說明了本發(fā)明的技術(shù)方案中的各部分的具體方案，下面結(jié)合單相接地故障自 愈系統(tǒng)完整地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的單相接地故障自愈系統(tǒng)進行故障自愈的流程 圖。在單相接地故障自愈系統(tǒng)中將單相接地故障自愈裝置分別安裝于變電站和開閉 所中，兩個單相接地故障自愈的工作步驟是一致的，以安裝于變電站的單相接地故障自愈 裝置為例來講解具體的工作步驟。如圖7所示，步驟702，實時監(jiān)測變電站的母線上的電壓。步驟704，判斷配電系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障，當判斷結(jié)果為否時，則回到步驟 702，當判斷結(jié)果為是時，則進入步驟706。具體的判斷方法為當母線的電壓升高超過預(yù)設(shè) 的整定值時，則判定系統(tǒng)中發(fā)生了接地故障，即當滿足三相電壓中的任意兩相電壓大于整 定值1，而剩余一相小于整定值2，且整定值1大于整定值2時，則判定系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。步驟706，實時監(jiān)測零序電流行波。步驟708，當判定系統(tǒng)中發(fā)生了接地故障后，根據(jù)監(jiān)測的零序電流行波確定發(fā)生單 相接地故障的線路。步驟710，確定接地線路后，向與其通信的安裝于開閉所的單相接地故障自愈裝置 發(fā)送接地線路的確定結(jié)果，并等待接收安裝于開閉所的單相接地故障自愈裝置返回的接地 線路的確定結(jié)果。步驟712，在收到接地線路的確定結(jié)果后，如果兩個單相接地故障自愈裝置的接地 線路的確定結(jié)果一致，則最終確認配電系統(tǒng)的接地線路。步驟714，在接地線路確認后，首先發(fā)出閉合接地線路負荷側(cè)母聯(lián)開關(guān)指令，保證 負荷短時從兩端供電。步驟716，接著在母聯(lián)開關(guān)閉合后，發(fā)出打開接地線路負荷側(cè)的進線開關(guān)指令，使 負荷側(cè)隔離接地。步驟718，最后發(fā)出打開接地線路電源側(cè)開關(guān)指令，實現(xiàn)單相接地故障自愈。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細說明，本發(fā)明的技術(shù)方案基于配電 系統(tǒng)的母線上的電壓來判斷是否發(fā)生接地故障，當判斷發(fā)生接地故障后根據(jù)配電系統(tǒng)的出 線上的電流行波來選擇發(fā)生接地故障的線路，交換相鄰線路確定裝置的故障線路的確定結(jié) 果來最終確定配電系統(tǒng)的單相接地故障線路，然后發(fā)出開關(guān)開合指令，先使接地線路負荷 側(cè)母聯(lián)開關(guān)閉合，然后，使接地線路負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使接地線路電源側(cè)開關(guān)打 開，實現(xiàn)在隔離接地線路時使負荷不失電，滿足配電系統(tǒng)的故障自愈要求。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單相接地故障自愈裝置，其特征在于，設(shè)置在配電系統(tǒng)的變電站或開閉所中，包 括故障檢測模塊、故障線路確定模塊、通訊模塊、判斷模塊和自愈模塊，其中，所述故障檢測模塊，接收電壓互感器采集的電壓，實時檢測所述配電系統(tǒng)中是否發(fā)生 單相接地故障；所述故障線路確定模塊，當所述故障檢測模塊確定發(fā)生所述單相接地故障時，根據(jù)電 流互感器采集到的電流，確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息；所述通訊模塊，將所述故障線路確定模塊確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一 信息發(fā)送至外部，以及從所述外部接收發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息；所述判斷模塊，將所述第一信息和所述第二信息進行比較，以確定所述故障線路確定 模塊確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和來自所述外部的發(fā)生所述單相接地故障的線 路是否為同一條線路，當所述第一信息和所述第二信息相同時，確定所述線路為單相接地 故障線路；以及所述自愈模塊，在所述判斷模塊確定所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使 所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷 側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述故障檢測模塊實 時檢測所述變電站或開閉所的母線的三相電壓，將所述三相電壓與整定值進行比較，以確 定所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生所述單相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于所述第二整定 值，當所述三相電壓中任意兩相電壓均大于所述第一整定值，所述三相電壓中的剩余一相 電壓小于所述第二整定值時，則判定發(fā)生所述單相接地故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述第一整定值為1.2 倍的相電壓，所述第二整定值為0. 5倍的相電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述故障 線路確定模塊基于所述變電站或所述開閉所的所有出線上的電流之間的幅值的相對關(guān)系 和極性的相對關(guān)系確定發(fā)生所述單相接地故障的線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述故障線路確定模 塊包括數(shù)據(jù)處理單元，用于對采集到的所述變電站或所述開閉所的所有出線上的電流行波分 別進行小波變換以求取小波變換系數(shù)，提取所述小波變換系數(shù)的模極大值來獲取所述電流 行波的極性和幅值特征；線路確定單元，用于比較所有出線上的所述電流行波的極性和幅值特征，以確定發(fā)生 所述單相接地故障的線路，其中，發(fā)生所述單相接地故障的線路的電流行波的幅值最大且 發(fā)生所述單相接地故障的線路的電流行波的極性與非接地故障線路的電流行波的極性相 反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述小波變換的小波 函數(shù)為三次B樣條函數(shù)的一階導(dǎo)函數(shù)，所述小波變換為四層小波變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單相接地故障自愈裝置，其特征在于，所述電流行波的采 樣頻率為1兆赫，數(shù)據(jù)窗時長度為1 微秒。
8. 一種單相接地故障自愈系統(tǒng)，其特征在于，包括在配電系統(tǒng)的變電站中設(shè)置有如 權(quán)利要求1至7中任一項所述的第一單相接地故障自愈裝置，在所述配電系統(tǒng)的開閉所中 設(shè)置有如權(quán)利要去1至7中任一項所述的第二單相接地故障自愈裝置，其中，所述第一單相接地故障自愈裝置，檢測所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障，當所述 配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地故障時，確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息，將所 述第一信息發(fā)送至所述第二單相接地故障自愈裝置，并接收來自所述第二單相接地故障自 愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息，將所述第一信息和所述第二信息 進行比較，以確定所述第一單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路和 所述第二單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條線路， 當所述第一信息和所述第二信息相同時，確定所述線路為單相接地故障線路，當確定所述 單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān) 閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地故障 線路的電源側(cè)的開關(guān)打開；所述第二單相接地故障自愈裝置，檢測所述配電系統(tǒng)是否發(fā)生所述單相接地故障，當 所述配電系統(tǒng)發(fā)生所述單相接地故障時，確定發(fā)生所述單相接地故障的線路的第二信息， 將所述第二信息發(fā)送至所述第一單相接地故障自愈裝置，并接收來自所述第一單相接地故 障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路的第一信息，將所述第一信息和所述第二 信息進行比較，以確定所述第二單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線 路和所述第一單相接地故障自愈裝置確定的發(fā)生所述單相接地故障的線路是否為同一條 線路，當所述第二信息和所述第一信息相同時，確定所述線路為單相接地故障線路，當確定 所述單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò) 開關(guān)閉合，然后，使所述單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使所述單相接地 故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單相接地故障自愈裝置，設(shè)置在配電系統(tǒng)的變電站或開閉所中，包括故障檢測模塊，檢測配電系統(tǒng)中是否發(fā)生單相接地故障；故障線路確定模塊，確定發(fā)生單相接地故障的線路的第一信息；通訊模塊，將第一信息發(fā)送至外部，以及從外部接收發(fā)生單相接地故障的線路的第二信息；判斷模塊，將第一信息和第二信息進行比較，以確定單相接地故障線路；自愈模塊，在判斷模塊確定單相接地故障線路時，發(fā)出開關(guān)動作信號，使單相接地故障線路的負荷側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，然后，使單相接地故障線路的負荷側(cè)的進線開關(guān)打開，最后使單相接地故障線路的電源側(cè)的開關(guān)打開。本發(fā)明還提供了一種單相接地故障自愈系統(tǒng)。實現(xiàn)在隔離單相接地故障時保證負荷不失電。
文檔編號G01R31/08GK102148495SQ20111005196
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者施慎行, 董新洲 申請人:清華大學(xué)