本發(fā)明主要應(yīng)用于6kV～35kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，具體地說是一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地方法及接地系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是保障電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，涉及電網(wǎng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)直接影響系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平的選擇、過電壓水平及繼電保護(hù)方式、通訊干擾等。電力系統(tǒng)的安全可靠程度，在其他條件相同的情況下，只取決于電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作方式。

我國(guó)配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式主要有不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地三大類，不接地和經(jīng)消弧線圈接地屬于小電流接地方式，小電阻接地屬于大電流接地方式，這些接地方式均存在一定弊端。

中性點(diǎn)不接地方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少，早期為配網(wǎng)中性點(diǎn)的主要接地方式，如今仍占60％以上，有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，接地電容電流是否超過10A作為選擇其中性點(diǎn)接地方式的依據(jù)。隨著電網(wǎng)的擴(kuò)容和電纜比例的大幅增加，系統(tǒng)對(duì)地電容電流增大，當(dāng)故障電流較大時(shí)，接地電弧不能自行熄滅，易導(dǎo)致相間短路等故障范圍擴(kuò)大，造成線路跳閘停電，中性點(diǎn)不接地方式不能適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，消弧線圈的容量也被要求越來越大，有些負(fù)荷重的變電站單臺(tái)大容量的消弧線圈補(bǔ)償裝置已不能滿足要求，需在同一母線安裝兩臺(tái)或多臺(tái)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈才能滿足補(bǔ)償要求。這不僅增加消弧線圈的安裝成本，而且要增大安裝空間，帶來諸多不便。并且消弧線圈在單相接地故障的作用也是有限的：1)消弧線圈可降低單相接地過電壓出現(xiàn)的概率但并不能消除間歇性電弧過電壓；2)可減少弧光重燃的次數(shù)，而不能根除接地電弧的產(chǎn)生；3)只能補(bǔ)償接地電容電流中的工頻分量，而不能補(bǔ)償其中的諧波分量；4)只能補(bǔ)償接地電流中的無功分量(電容電流)，不能補(bǔ)償其中的有功分量；5)不能對(duì)高阻性接地故障進(jìn)行判斷和保護(hù)。

在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的配網(wǎng)中，由于中性點(diǎn)電阻限制了中性點(diǎn)電壓，不會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓。同時(shí)，接地線路中流過較大的阻性電流，保證零序保護(hù)準(zhǔn)確判斷并快速切除故障線路。但是，阻性接地的運(yùn)行方式也有一定弊端：1)在發(fā)生單相接地時(shí)，較大的接地電流可能產(chǎn)生較高的接觸電壓和跨步電壓，對(duì)設(shè)備和人身造成威脅，并對(duì)周圍通信線路造成干擾；2)單相接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，增加了故障跳閘次數(shù)和停電時(shí)間，降低了供電可靠性；3)為保證供電的連續(xù)性，一般采用小電阻接地方式的網(wǎng)絡(luò)對(duì)重要用戶需要具有轉(zhuǎn)供電能力，使運(yùn)行更為復(fù)雜；4)不能對(duì)高阻性接地故障進(jìn)行判斷和保護(hù)。

總之，這三種接地保護(hù)方式都存在高阻接地故障的盲區(qū)，不能準(zhǔn)確判斷高阻接地故障并提供保護(hù)，導(dǎo)致發(fā)展性故障頻發(fā)，已成為電網(wǎng)發(fā)展不可忽視的問題。

近年來出現(xiàn)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈加小電阻接地的模式：瞬時(shí)單相接地故障由消弧線圈動(dòng)作補(bǔ)償，永久性接地故障投小電阻啟動(dòng)零序電流跳閘。它雖然能夠互補(bǔ)消弧線圈和小電阻的弊端，但存在如下主要缺陷：

1)保護(hù)整定繁瑣、需要適應(yīng)兩套不同保護(hù)原則，增加運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜性；

2)不能判斷和消除高阻接地故障；

3)運(yùn)行案例少、時(shí)間短、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足；

4)增加設(shè)備投資、增大設(shè)備故障概率；

5)增大設(shè)備能耗和對(duì)土地資源的占用。

綜上所述，迫切需要一種新型智能接地方式和系統(tǒng)，博取眾長(zhǎng)、避其所短，適應(yīng)迅速發(fā)展的配電網(wǎng)需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式存在的弊端，發(fā)明一種自動(dòng)切換中性點(diǎn)接地方式的智能控制及保護(hù)系統(tǒng)，適應(yīng)接地故障的多樣性，對(duì)各種不同接地故障提供一一對(duì)應(yīng)的智能化保護(hù)，消除常規(guī)接地方式缺點(diǎn)，解決常規(guī)接地方式不能對(duì)高阻接地故障提供保護(hù)的技術(shù)難題，有效提高供電安全性和可靠性。

技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)方法，電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地；電網(wǎng)中某一線路發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)故障性質(zhì)切換中性點(diǎn)接地方式，并處理故障，故障消除后，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地。

作為本方法的一種實(shí)施方案：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地；電網(wǎng)中某一線路發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)判別故障性質(zhì)：

對(duì)于瞬時(shí)性接地故障僅作監(jiān)測(cè)報(bào)警；

對(duì)于永久性接地故障或持續(xù)間歇性接地故障，立刻切換中性點(diǎn)經(jīng)小電阻裝置接地，對(duì)于高阻接地故障，由系統(tǒng)啟動(dòng)選線跳閘；對(duì)于其它接地故障由該線路開關(guān)柜的零序過流保護(hù)(現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，此處不詳述)啟動(dòng)跳閘；

故障消除后，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地。

作為本方法的另一種實(shí)施方案：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地；電網(wǎng)中某一線路發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)判別故障性質(zhì)：

對(duì)于高阻接地故障，進(jìn)一步判斷是否為永久性接地故障或持續(xù)間歇性接地故障：若是，則選線跳閘；若否，則選線報(bào)警；

對(duì)于其他接地故障，立刻切換中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈裝置接地，并進(jìn)一步判斷：對(duì)于瞬時(shí)性故障僅作消弧線圈電流補(bǔ)償，進(jìn)行選線報(bào)警；對(duì)于永久性接地故障或持續(xù)間歇性接地故障啟動(dòng)接地選線跳閘保護(hù)；

故障消除后，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地。

一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括微機(jī)測(cè)控裝置、中性點(diǎn)切換裝置、接地設(shè)備和若干零序電流互感器，變壓器的中性點(diǎn)和地之間串聯(lián)連接有所述中性點(diǎn)切換裝置、接地設(shè)備，接地設(shè)備的接地線穿過中性點(diǎn)零序電流互感器CT0；電源三相母線引出第一線路、第二線路、……、第n線路，所述第一線路、第二線路、……、第n線路分別對(duì)應(yīng)穿過第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn；中性點(diǎn)零序電流互感器CT0、第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn的二次端分別接入微機(jī)測(cè)控裝置的對(duì)應(yīng)電流輸入端，母線電壓互感器PT二次端的Ua、Ub、Uc、3Uo分別接入微機(jī)測(cè)控裝置的對(duì)應(yīng)電壓輸入端，微機(jī)測(cè)控裝置的開關(guān)量輸出端接入中性點(diǎn)切換裝置的開關(guān)控制回路，以及第一線路的開關(guān)至第n線路的開關(guān)控制回路。

作為一種實(shí)施方式，所述接地設(shè)備為小電阻裝置。

作為另一種實(shí)施方式，所述接地設(shè)備為消弧線圈裝置。

所述中性點(diǎn)切換裝置由中性點(diǎn)開關(guān)并聯(lián)高壓放電間隙組成，所述中性點(diǎn)切換裝置串接在中性點(diǎn)與接地設(shè)備之間，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生低阻性單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電壓較高，擊穿高壓放電間隙，同時(shí)系統(tǒng)操控中性點(diǎn)開關(guān)閉合，中性點(diǎn)通過接地設(shè)備接地，并啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作消除故障，故障消除后，中性點(diǎn)開關(guān)分?jǐn)啵行渣c(diǎn)恢復(fù)不接地；對(duì)于高阻接地故障，中性點(diǎn)電壓較低，放電間隙不被擊穿，直接由系統(tǒng)操控中性點(diǎn)開關(guān)閉合或分?jǐn)?，并進(jìn)行故障處理，實(shí)施保護(hù)。

所述中性點(diǎn)開關(guān)為真空斷路器或真空接觸器。

所述微機(jī)測(cè)控裝置由一至多片單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)組成，還包括采樣濾波電路、光電隔離電路、開關(guān)量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、通信電路以及鍵盤和顯示器，其中：

母線電壓互感器PT二次端的Ua、Ub、Uc、3Uo，以及中性點(diǎn)零序電流互感器CT0、第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn采集的各線路零序電流均通過采樣濾波電路傳輸給單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)，鍵盤連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)用于輸入，顯示器連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)用于顯示，開關(guān)量輸入電路通過光電隔離電路連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)，單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)通過光電隔離電路連接開關(guān)量輸出電路，通信電路通過光電隔離電路連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)；所述開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路為中性點(diǎn)切換裝置及第一線路至第n線路的開關(guān)量輸入、輸出電路。

本發(fā)明的有益效果

該發(fā)明既保留了中性點(diǎn)不接地、小電阻接地、消弧線圈接地三種常規(guī)接地方式的優(yōu)點(diǎn)，又避免了這三種接地方式的弊端，適應(yīng)接地故障的多樣性，對(duì)不同接地故障提供一一對(duì)應(yīng)的智能化保護(hù)，特別是消除了這三種接地方式對(duì)高阻接地故障存在的盲區(qū)，能夠準(zhǔn)確判斷高阻接地故障，提供預(yù)防性保護(hù)，防止發(fā)展性故障產(chǎn)生，解決了常規(guī)接地方式不能對(duì)高阻接地故障提供保護(hù)的技術(shù)難題，對(duì)提高配電系統(tǒng)供電安全性和可靠性意義重大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明之一智能接地保護(hù)方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明之二智能小電阻接地系統(tǒng)的判別和保護(hù)流程圖。

圖3是本發(fā)明之三智能消弧線圈接地系統(tǒng)的判別和保護(hù)流程圖。

圖4是本發(fā)明的智能接地保護(hù)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)原理圖。

圖5是本發(fā)明的微機(jī)測(cè)控裝置的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：

實(shí)施例1：結(jié)合圖1，一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)方法，電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地；電網(wǎng)中某一線路發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)故障性質(zhì)切換中性點(diǎn)接地方式(若是高阻接地故障，則保持原有接地方式；若非高阻接地故障，則切換中性點(diǎn)接地方式)，并處理故障，故障消除后(若故障不能消除，則選線跳閘)，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地。

實(shí)施例2：結(jié)合圖2，如實(shí)施例1所述的一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)方法，以接地設(shè)備為小電阻裝置時(shí)的保護(hù)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

2.1電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓平衡，中性點(diǎn)電壓約為零，放電間隙無電流通過，流經(jīng)中性點(diǎn)的電流也為零。此時(shí)，微機(jī)測(cè)控裝置分?jǐn)嘀行渣c(diǎn)開關(guān)，系統(tǒng)以中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行；

2.2當(dāng)發(fā)生金屬性或低阻性單相接地故障時(shí)，故障相電壓大幅跌落，非故障相電壓大幅升高，中性點(diǎn)產(chǎn)生較高位移電壓足以擊穿放電間隙，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，抑制接地過電壓，隨之微機(jī)測(cè)控裝置驅(qū)動(dòng)中性點(diǎn)開關(guān)閉合，保護(hù)放電間隙斷流熄弧，并穩(wěn)定啟動(dòng)接地饋線零序電流保護(hù)跳閘，切除故障線路；然后，三相電壓恢復(fù)平衡，中性點(diǎn)位移電壓消失，微機(jī)測(cè)控裝置操控中性點(diǎn)開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地方式。

2.3當(dāng)發(fā)生高阻性接地故障時(shí)，由于接地電阻較大，故障相電壓和非故障相電壓變化均不大，中性點(diǎn)位移電壓也較小，放電間隙無法擊穿，此時(shí)微機(jī)測(cè)控裝置可迅速判斷出高阻接地故障發(fā)生，并選出接地線路(現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，此處不詳述)，當(dāng)故障持續(xù)時(shí)間或次數(shù)滿足保護(hù)設(shè)定值時(shí)，則驅(qū)動(dòng)中性點(diǎn)開關(guān)閉合經(jīng)小電阻接地，并啟動(dòng)選線跳閘，從母線上切除故障線路，故障消除后，母線電壓恢復(fù)正常，微機(jī)測(cè)控裝置分?jǐn)嘀行渣c(diǎn)開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)中性點(diǎn)不接地方式。

實(shí)施例3：結(jié)合圖3，如實(shí)施例1所述的一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)方法，以接地設(shè)備為消弧線圈裝置時(shí)的保護(hù)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

3.1電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓平衡，中性點(diǎn)電壓約為零，放電間隙無電流通過，流經(jīng)中性點(diǎn)的電流也為零。此時(shí)，微機(jī)測(cè)控裝置分?jǐn)嘀行渣c(diǎn)開關(guān)，系統(tǒng)以中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行；

3.2當(dāng)發(fā)生金屬性或低阻性單相接地故障時(shí)，故障相電壓大幅跌落，非故障相電壓大幅升高，中性點(diǎn)產(chǎn)生較高位移電壓足以擊穿放電間隙，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，隨之微機(jī)測(cè)控裝置驅(qū)動(dòng)中性點(diǎn)開關(guān)閉合，保護(hù)放電間隙斷流熄弧，并穩(wěn)定啟動(dòng)消弧線圈電流持續(xù)補(bǔ)償，然后，若微機(jī)測(cè)控裝置判別接地故障消失，則選線告警并分?jǐn)嘀行渣c(diǎn)開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)為不接地方式；若微機(jī)測(cè)控裝置判別接地依然存在，則啟動(dòng)接地選線跳閘，切除故障線路，然后，三相電壓恢復(fù)平衡，微機(jī)測(cè)控裝置操控中性點(diǎn)開關(guān)斷開，系統(tǒng)恢復(fù)為中性點(diǎn)不接地方式。

3.3當(dāng)發(fā)生高阻性接地故障時(shí)，由于接地電阻較大，故障相電壓和非故障相電壓變化均不大，中性點(diǎn)位移電壓也較小，放電間隙無法擊穿，此時(shí)微機(jī)測(cè)控裝置迅速判斷出高阻接地故障發(fā)生，并選出接地線路，當(dāng)故障持續(xù)時(shí)間或次數(shù)滿足保護(hù)設(shè)定值時(shí)，則驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)接地選線跳閘，從母線上切除故障線路，故障消除后，母線電壓恢復(fù)正常，微機(jī)測(cè)控裝置分?jǐn)嘀行渣c(diǎn)開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)中性點(diǎn)不接地方式。

實(shí)施例4：結(jié)合圖4，一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括微機(jī)測(cè)控裝置、中性點(diǎn)切換裝置、接地設(shè)備和若干零序電流互感器，變壓器的中性點(diǎn)和地之間串聯(lián)連接有所述中性點(diǎn)切換裝置、接地設(shè)備，接地設(shè)備的接地線穿過中性點(diǎn)零序電流互感器CT0；電源三相母線引出第一線路、第二線路、……、第n線路，所述第一線路、第二線路、……、第n線路分別對(duì)應(yīng)穿過第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn；中性點(diǎn)零序電流互感器CT0、第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn的二次端分別接入微機(jī)測(cè)控裝置的對(duì)應(yīng)電流輸入端，母線電壓互感器PT二次端的Ua、Ub、Uc、3Uo分別接入微機(jī)測(cè)控裝置的對(duì)應(yīng)電壓輸入端，，微機(jī)測(cè)控裝置的中性點(diǎn)開關(guān)量輸出端K0接入中性點(diǎn)切換裝置的開關(guān)控制回路，微機(jī)測(cè)控裝置的第一線路開關(guān)量輸出端K1、第二線路開關(guān)量輸出端K2、……、第n開關(guān)量輸出端Kn分別接入第一線路的開關(guān)至第n線路的開關(guān)控制回路；微機(jī)測(cè)控裝置的。

作為一種實(shí)施方式，所述接地設(shè)備為小電阻裝置。

作為另一種實(shí)施方式，所述接地設(shè)備為消弧線圈裝置。

所述中性點(diǎn)切換裝置由中性點(diǎn)開關(guān)并聯(lián)高壓放電間隙組成，所述中性點(diǎn)切換裝置串接在中性點(diǎn)與接地設(shè)備之間，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生低阻性單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電壓較高，擊穿高壓放電間隙，同時(shí)系統(tǒng)操控中性點(diǎn)開關(guān)閉合，中性點(diǎn)通過接地設(shè)備接地，并啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作消除故障，故障消除后，中性點(diǎn)開關(guān)分?jǐn)?，中性點(diǎn)恢復(fù)不接地；對(duì)于高阻接地故障，中性點(diǎn)電壓較低，放電間隙不被擊穿，直接由系統(tǒng)操控中性點(diǎn)開關(guān)閉合或分?jǐn)?，并進(jìn)行故障處理，實(shí)施保護(hù)。

所述中性點(diǎn)開關(guān)為真空斷路器或真空接觸器。

實(shí)施例5：結(jié)合圖5，如實(shí)施例4所述一種配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能接地保護(hù)系統(tǒng)，微機(jī)測(cè)控裝置由一至多片單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)組成，還包括采樣濾波電路、光電隔離電路、開關(guān)量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、通信電路以及鍵盤和顯示器，母線電壓互感器PT二次端的Ua、Ub、Uc、3Uo，以及中性點(diǎn)零序電流互感器CT0、第一零序電流互感器CT1、第二零序電流互感器CT2、……、第n零序電流互感器CTn采集的各線路零序電流均通過采樣濾波電路傳輸給單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)，鍵盤連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)用于輸入，顯示器連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)用于顯示，開關(guān)量輸入電路通過光電隔離電路連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)，單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)通過光電隔離電路連接開關(guān)量輸出電路，通信電路通過光電隔離電路連接單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)；所述開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路為中性點(diǎn)切換裝置及第一線路至第n線路的開關(guān)量輸入、輸出電路。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神做舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。