基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，包括双线圈线路故障指示器、数据集中器及后台管理平台，双线圈线路故障指示器通过通信链路与数据集中器相连接，数据集中器通过通信网络与后台管理平台相连接；后台管理平台内设置有网络链路设备系统、客户端系统、数据库服务器及应用服务器，客户的系统通过网络链路设备系统与数据库服务器和应用服务器相连接，数据库服务器通过网络链路设备系统与应用服务器相连接，网络链路设备系统通过通信网络与数据集中器相连接；利用时钟同步技术、微功耗无线通讯技术、零序暂态分析技术完成配网网路各个分支节点的零序电流合成、零序暂态波形录取，并送至后台管理平台进行故障点的分析和判断。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统智能化
，具体的说，是基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统。
技术介绍
电力系统是由发电、变电、输电、配电、供电、用电等设备和技术组成的将一次能源转换为电能的统一整体。电能由发电厂发出后，通过各级变电所经高压输电网送到电力用户侧，然后经配电网供给用户。一般来说，110kV以上电压等级网络属于输电网，6～66kV电压等级属于配电网。配电网是电力系统的重要组成部分，在电力系统的各个环节中作为末端直接与用户相联系。电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中性点是否接地及如何接地是涉及到绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压等级、系统接线和系统稳定等多个方面的综合问题。中压配电网通常采用中性点不直接接地方式，其中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经高阻接地方式、中性点经小电阻接地方式。我国电力系统的6～66kV配电网多属于小电流接地系统，一般采用中性点不接地或者中性点经消弧线圈接地的工作方式，因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，又称中性点非有效接地系统。接地故障是指由于导体与地连接或对地绝缘电阻变的小于规定值而引起的故障。根据电力系统运行部门的故障统计，由于外界因素（如雷击、大风、鸟类等）的影响，配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以上。当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗的短路回路，接地电流很小，故称为小电流接地系统。它的优点在于发生单相接地故障时多数情况下可以自动熄弧并恢复绝缘。当线路发生永久性单相金属接地故障后，三相系统的线电压仍然是对称的，大小与相位并不变化，但系统的接地相对地电容被短接，对地电压都变为零。为防止另一相在接地而引起两相短路甚至三相电路，因而必须限制一定时间内排除单相故障。长期以来，国内外电力领域的专家学者对小电流接地系统单相接地故障问题进行了大量的研究。发生单相接地故障时，以往采用的检测原理大多是基于故障时产生的稳态信号。但是由于稳态信号比较微弱，受外界因素及运行方式影响大，致使在实际的工程应用中难以提取有效地故障信号。而且，配电网络故障复杂多变，如系统中性点补偿度、各出线长度、故障点位置、过渡电阻大小、短路点电弧的发展等，这些条件的组合，使得在一种故障情况下工作良好的装置，在另一种情况下可能失效。因此，小电流接地系统单相接地保护看似简单易行但实践证明是非常复杂的，这也是一些国家不采用中性点非有效接地方式的主要原因之一。但毕竟小电流接地系统有着得天独厚的优越性，并在我国及其它国家被广泛应用，准确找准故障线路成为当务之急。目前国内对于小电流接地系统单相接地故障的判断主要有以下几种方法：1.针对电缆为主的配网线路，采用电缆终端加装零序互感器采集零序电流，根据接地故障时产生的零序电流幅值作为判断依据；2.针对架空线路，一般采用加装线路故障指示器，由线路故障指示器是否翻牌来判断故障发生的区间；3.采用人工检测方法，发生单相接地后将线路拆分为几段，采用二分法查找故障点；4.零序稳态分析法：包括五次谐波发、零序有功分量发、首半波法、小波法等。但现有技术不可避免的会存在如下缺陷：电缆终端加装零序互感器依据零序电流幅值判断是否发生单相接地的方法是相对比较有效方法，但对于中性点采用消弧线圈补偿的小电流系统，却无能无力。规程规定线路电容电流大于10A的应考虑变压器中性点应采用消弧线圈补偿方式接地，大于100A必须采用消弧线圈补偿方式接地。电缆本身就是一个大的电容体，因此中性点普遍采用消弧线圈进行补偿；当单相接地故障发生后，故障相的接地电流被消弧线圈迅速补偿，反倒是非故障相的容性电流大于故障相电流，因此采用零序电流幅值判断接地故障的方式存在严重缺陷。线路加装故障指示器，通过故障指示器是否翻牌来判断故障区间是目前配网架空线路判断接地故障的唯一方法。由于线路故障指示器只能采集单相电流，且本身由于能耗限制及成本因素不能使用大规模的电子电路，目前国内大部分线路故障指示器只能依据接地瞬间的电压（也不能直接获得，是通过监测电场强度来折算的）及电流幅值、相角等逻辑计算判断相间短路故障。也有厂家采用信号注入法来判断单相接地，但受到接地电阻、消弧线圈补偿等限制，信号注入法效果也非常不理想。人工判断接地故障是目前真正有效的方法。但耗时耗力，严重影响供电可靠率。由于停电时间过长会引起大规模的用户投诉。特别是现在电力企业人员越来越少，难以有足够的人力、时间来保证。零序电流稳态分析法（含五次谐波发、零序有功分量发、首半波法、小波法等十几种算法）对于中性点不接地的配网线路非常有效，可以迅速判断出故障线路及故障区间，但对于中性点通过消弧线圈补偿接地的配网线路却基本没有效果。线路故障指示器无法判断接地故障是由于线路故障指示器只能采集单相电流，及通过采集电场强度来折算电压，无法准确采集电压等信息，使得传统使用的五次谐波发、首半波法、小波法等判断方法都无法使用。部分厂家采用信号注入法来判断故障区间，这种方法只能对部分金属接地故障有效。对于大电阻、高阻接地均没有什么效果，其原因是接地电阻使得本来就非常微弱的注入信号强度大幅衰减，造成故障指示器无法采集到注入信号。中性点通过消弧线圈补偿接地的配网线路，发生接地故障瞬间消弧线圈迅速进行赔偿，两三个周波后故障线路的接地电流迅速被补偿，造成接地电流小于5A，使得上述分析方法均无效。
技术实现思路
本技术的目的在于设计出基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，搭建一种硬件架构，用于实现利用时钟同步技术、微功耗无线通讯技术、零序暂态分析技术完成配网网路各个分支节点的零序电流合成、零序暂态波形录取，并送至后台管理平台进行故障点的分析和判断。本技术通过下述技术方案实现：基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，包括双线圈线路故障指示器、数据集中器及后台管理平台，所述双线圈线路故障指示器通过通信链路与数据集中器相连接，所述数据集中器通过通信网络与后台管理平台相连接；所述后台管理平台内设置有网络链路设备系统、客户端系统、数据库服务器及应用服务器，所述客户的系统通过网络链路设备系统与数据库服务器和应用服务器相连接，所述数据库服务器通过网络链路设备系统与应用服务器相连接，所述网络链路设备系统通过通信网络与数据集中器相连接。进一步的为更好的实现本技术，能够安全快速的将数据集中器内收集的数据信息传输至后台管理平台内，特别采用下述设置结构：所述网络链路设备系统内设置有防火墙，所述数据集中器通过通信网络与防火墙相连接，所述防火墙通过网线分别与客户端系统、数据库服务器及应用服务器相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：在三相线路的每一相线上皆设置有所述双线圈线路故障指示器，且同一监测点处的三相线路上的双线圈线路故障指示器的时钟同步。进一步的为更好的实现本技术，能够短距离且安全稳定的进行双线圈线路故障指示器与数据集中器的数据通信，特别采用下述设置方式：所述双线圈线路故障指示器通过ZigBee通讯链路与数据集中器相连接。进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：所述数据集中器内设置有嵌入式处理器、GPRS模块、GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，其特征在于：包括双线圈线路故障指示器、数据集中器及后台管理平台，所述双线圈线路故障指示器通过通信链路与数据集中器相连接，所述数据集中器通过通信网络与后台管理平台相连接；所述后台管理平台内设置有网络链路设备系统、客户端系统、数据库服务器及应用服务器，所述客户的系统通过网络链路设备系统与数据库服务器和应用服务器相连接，所述数据库服务器通过网络链路设备系统与应用服务器相连接，所述网络链路设备系统通过通信网络与数据集中器相连接。

【技术特征摘要】
1.基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，其特征在于：包括双线圈线路故障指示器、数据集中器及后台管理平台，所述双线圈线路故障指示器通过通信链路与数据集中器相连接，所述数据集中器通过通信网络与后台管理平台相连接；所述后台管理平台内设置有网络链路设备系统、客户端系统、数据库服务器及应用服务器，所述客户的系统通过网络链路设备系统与数据库服务器和应用服务器相连接，所述数据库服务器通过网络链路设备系统与应用服务器相连接，所述网络链路设备系统通过通信网络与数据集中器相连接。2.根据权利要求1所述的基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，其特征在于：所述网络链路设备系统内设置有防火墙，所述数据集中器通过通信网络与防火墙相连接，所述防火墙通过网线分别与客户端系统、数据库服务器及应用服务器相连接。3.根据权利要求1或2所述的基于零序暂态分析小电流接地系统故障定位系统，其特征在于：在三相线路的每一相线上皆设置有所述双线圈线路故障指示器，且同一监测点处的三相线路上的双线圈线路故障指示器的时钟同步。4.根据权利要求1或2所述的基于零序暂态分析小...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新宇，李家健，徐立宪，
申请(专利权)人：四川瑞霆电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51